年表_物理学/化学_19-SH

1851

ﾌｰｺｰの振子実験

地球の自転の実証

ｳｨﾘｱﾑ･ﾄﾑｿﾝ

(ﾛｰﾄﾞ･ｹﾙﾋﾞﾝ)

書物『力学ｴﾈﾙｷﾞｰの散逸傾向』

熱力学第二法則の定式化

(ﾄﾑｿﾝの法則)

熱力学第一法則とはｴﾈﾙｷﾞｰ保存則を意味し、反応前後でｴﾈﾙｷﾞｰの総量は一定で増えたり、減ったりはしないという法則である。一方、熱力学第二法則とはｴﾈﾙｷﾞｰの変換における特殊性、傾向に関する法則である。

ｹﾙﾋﾞﾝ卿は、高温熱源から取り出したｴﾈﾙｷﾞｰを仕事(力学ｴﾈﾙｷﾞｰ)に完全に変換できるかどうか調べた。その結果、熱から仕事への変換は完全にはできないことを示した(※なお逆方向の変換として、仕事から熱への変換は完全に可能である)。

ｹﾙﾋﾞﾝ卿は書物『自然における力学ｴﾈﾙｷﾞｰの普遍的な散逸傾向について』で次のように説明した。

「ｴﾈﾙｷﾞｰの相互変換によりその総量は保存されるが、変換はｴﾈﾙｷﾞｰとしての有用性が減少する方向へ一方的に進行する。様々な過程を経て発生した熱は一般に周囲に散逸する傾向にあり、一度、散逸してしまった熱が自然に有用性の高いｴﾈﾙｷﾞｰ形態に戻る可能性はない」

保存則及び、変換における不可逆現象(散逸傾向)は、ｴﾈﾙｷﾞｰの根源的性質である。

※ﾄﾑｿﾝは爵位に由来するｹﾙﾋﾞﾝ卿(Lord Kelvin)の名でも知られる。

ﾊﾟﾘのﾊﾟﾝﾃｵﾝにてﾌｰｺｰ振り子の実験を行った翌年、ﾌｰｺｰは別の方法でも地球の自転を確認する装置を作り、これをｼﾞｬｲﾛ･ｽｺｰﾌﾟと名付けた。しかしこのｼﾞｬｲﾛｽｺｰﾌﾟはﾄﾞﾘﾌﾄが大きく、地球の自転の確認はできなかった。

ｼﾞｪｰﾑｽﾞ･ｼﾞｭｰﾙ

ｳｨﾘｱﾑ･ﾄﾑｿﾝ

(ﾛｰﾄﾞ･ｹﾙﾋﾞﾝ)

ｲｷﾞﾘｽ

ｲｷﾞﾘｽ

気体の膨張に伴う温度降下を発見。

※ﾄﾑｿﾝは爵位に由来するｹﾙﾋﾞﾝ卿(Lord Kelvin)の名でも知られる。

嘉永6年、神奈川県の浦賀沖にﾍﾟﾘｰの黒船が来航。黒船である蒸気船(汽船)は、帆船と汽船のﾊｲﾌﾞﾘｯﾄで、外洋は基本的に帆走し、港湾内のみ蒸気機関を稼働。

1854

熱力学第二法則の定式化

ｸﾗｳｼﾞｳｽは、ﾄﾑｿﾝとは別の表式で熱力学第二法則を定式化した。ｸﾗｳｼﾞｳｽは可逆過程であるｶﾙﾉｰｻｲｸﾙの1周分のΔQ/Tを足し合わせる(閉積分)とｾﾞﾛとなることを示した。断熱過程ではΔQ=0なので、問題は熱の流出入のある等温過程であるが、

ΔQ(等温膨張)/T(高温熱源)＋ΔQ(等温圧縮)/T(低温熱源)=0と計算され、∲dQ/T=0となった。ｸﾗｳｼﾞｳｽはQ/Tに着目し(1865年にｴﾝﾄﾛﾋﾟｰと定義)、ｶﾙﾉｰｻｲｸﾙのような可逆過程における等温過程ではQ/Tは増減し、断熱過程ではQ/Tは変化せず、1周分の閉積分はQ/Tは一定であることを示した。

1855

ﾌｰｺｰ電流 (渦電流)

ｶﾞｲｽﾗｰ管

※蛍光灯の起源

水銀ﾎﾟﾝﾌﾟ

ｶﾞﾗｽ細工技師のｶﾞｲｽﾗｰは高性能の水銀ﾎﾟﾝﾌﾟを開発し、当時としては真空度の高い放電管(ｶﾞｲｽﾗｰ管)を製作。ｶﾞｲｽﾗｰ管は、ｶﾞﾗｽ管内の両端に金属電極を設置し、空気を抜いて低圧の気体(希ｶﾞｽ)を封入して高電圧を掛ける。ｶﾞｲｽﾗｰ管の真空度は10000Pa～100Pa(※1気圧=101300Pa)であるため、陰極から電界放出により発生した陰極線(電子の流れ)は途中で気体分子と何度も衝突し、ｶﾞﾗｽ管内は明るいｸﾞﾛｰ放電で満たされる。気体分子と衝突せず明確な陰極線(1858年/ﾌﾟﾘｭｯｶｰ)を見るためには、10Pa以下の高真空のｸﾙｯｸｽ管(1875年/ｸﾙｯｸｽ)が用いられる。

R.H.A.ｺｰﾙﾗｳｼｭ

ｳﾞｨﾙﾍﾙﾑ･ｳｪｰﾊﾞｰ

真空の透磁率と誘電率

25歳のﾏｸｽｳｪｴﾙはｱｳﾞｧﾃﾞｨｰﾝ大学のﾏﾘｼｬﾙ･ｶﾚｯｼﾞ物理学教授に就任。この年、ﾏｸｽｳｪﾙが取り組んだﾃｰﾏにｱﾀﾞﾑｽﾞ賞の課題論文となった「土星の環の構造に関する理論」がある。ﾏｸｽｳｪﾙは力学計算を行い、土星の環が細かい物質塊からできていると仮定すると力学的な安定性が得られることを証明した。

※ｱﾀﾞﾑｽﾞ賞とはｲｷﾞﾘｽの天文学者ｼﾞｮﾝ･ｺｰﾁ･ｱﾀﾞﾑｽﾞの業績を顕彰して、ｹﾝﾌﾞﾘｯｼﾞに創設された学術賞。ｱﾀﾞﾑｽﾞは解析力学の計算による海王星(第八惑星)の存在を理論的に予言(1843年)。

国産の蒸気機関の製作

陰極線

※真空放電管内で発生

ｶﾞｲｽﾗｰ管を放電中、陰極と向かい合うｶﾞﾗｽ壁が黄緑色に蛍光し、磁石により蛍光部が移動することを発見。また陰極とｶﾞﾗｽ壁の間に遮蔽物を置けば、ｶﾞﾗｽ壁にその影ができるため、陰極からｶﾞﾗｽ壁に向かって何かしらの物質が放射されていることが確認された。後にこの放射線は、ｺﾞﾙﾄﾞｼｭﾀｲﾝにより陰極線と命名(1876年)される。

陰極線は高真空(10Pa以下)のｸﾙｯｸｽ管の登場(1875年/ｸﾙｯｸｽ)により、より詳細に調べられる。

反応熱のｷﾙﾋﾎﾌの法則

ｱﾄﾗﾝﾃｨｯｸ-ﾃﾚｸﾞﾗﾌ社

ｻｲﾗｽ・ﾌｨｰﾙﾄﾞ

大西洋横断海底ｹｰﾌﾞﾙの敷設

ﾄﾞｰﾊﾞｰ海峡の海底ｹｰﾌﾞﾙ敷設(1850年)の成功から欧州の地中海・黒海など海底ｹｰﾌﾞﾙは数多く敷設された。一方、大西洋をまたぐ情報伝達は依然として蒸気船に頼っていた。敷設作業は難航したが、1858年に大西洋(ｳﾞｧﾚﾝﾃｨｱ島とﾆｭｰﾌｧｳﾝﾄﾞﾗﾝﾄﾞ島の間)を横断する大西洋横断海底ｹｰﾌﾞﾙが敷設され、ｳﾞｨｸﾄﾘｱ女王はｱﾒﾘｶのﾌﾞｷｬﾅﾝ大統領に最初のﾒｯｾｰｼﾞを送った。導線の被覆に用いる絶縁素材の劣化などによる信号の減衰など課題は多く見られた。

ﾛﾍﾞﾙﾄ･ﾌﾞﾝｾﾞﾝ

ｸﾞｽﾀﾌ･ｷﾙﾋﾎﾌ

ﾄﾞｲﾂ

ﾄﾞｲﾂ

分光器

ｽﾍﾟｸﾄﾙ分析の基礎の確立

※光(輝線)と元素の関係

炎に焼べた試料が発する光をﾌﾟﾘｽﾞﾑでｽﾍﾟｸﾄﾙ分解(波長分解)し、望遠鏡で調べる分光器を考案。新元素発見の有力な方法として注目。太陽光の暗線を解釈。物質は自分が発する光と同じ波長の光を吸収すると結論付けた。

ﾄﾞｲﾂ

熱放射のｷﾙﾋﾎﾌの法則

黒体の概念

黒体輻射ｽﾍﾟｸﾄﾙは温度依存

ｷﾙﾋﾎﾌは、熱平衡状態においてあらゆる物体の光の輻射能Eと吸収能aの比率(E/a)は、物体の特性に関係なくその温度と光の波長(ｴﾈﾙｷﾞｰ)のみに依存することを発表。照射される光を全て吸収する黒体(a=1)を考えると、黒体を構成する材質によらずある波長の輻射能Eは温度だけで決定される。

例として、熱した鉄板は温度が低い1000度付近では赤味の強い光を放つが、さらに高温になると白く見えるようになる。

1859

鉛蓄電池

※最初の2次電池(蓄電池)

1859

書物『種の起源』を発表

ﾛﾍﾞﾙﾄ･ﾌﾞﾝｾﾞﾝ

ｸﾞｽﾀﾌ･ｷﾙﾋﾎﾌ

ﾄﾞｲﾂ

ﾄﾞｲﾂ

CsとRb

分光器によるｽﾍﾟｸﾄﾙ分析によってCs(ｾｼｳﾑ)とRb(ﾙﾋﾞｼﾞｳﾑ)を発見。

ｸﾞｽﾀﾌ･ｷﾙﾋﾎﾌ

ﾄﾞｲﾂ

太陽光の暗線の解釈

※太陽の組成同定の可能性

ｼﾞｪｰﾑｽﾞ･C.ﾏｸｽｳｪﾙ

気体分子運動論

気体分子の速度分布則

(ﾏｸｽｳｪﾙ速度分布)

原子論者であるﾏｸｽｳｪﾙは、気体分子運動論を提唱。以下の4つの仮定から出発。

①分子は十分に小さい完全弾球体

②分子同士の衝突でｴﾈﾙｷﾞｰは保存される

③次の衝突までは分子は等速直線運動をする

④分子の位置と速度の初期値はﾗﾝﾀﾞﾑ。

気体の温度に依存した釣鐘型の速度分布(ﾏｸｽｳｪﾙ速度分布)が得られ、無作為に選んだ分子が任意の速度を持つ確率を予測可能にした。

ｼﾞｮｾﾞﾌ･ｽﾜﾝ

ｲｷﾞﾘｽ

白熱電球

1848年頃からｽﾜﾝは白熱電球の実験に取り組んでいた。減圧したｶﾞﾗｽ球の中にｶｰﾎﾞﾝ紙のﾌｨﾗﾒﾝﾄを入れた試作品を実際に点灯させ、1860年にｲｷﾞﾘｽで特許として認められた。小型化・長寿命化と課題があり、すぐに普及する代物ではなかった。

ｴﾃｨｴﾝﾇ･ﾙﾉﾜｰﾙ

ﾌﾗﾝｽ

ｼﾘﾝﾀﾞｰ内に混合気(石炭ｶﾞｽ)を吸入した後、圧縮せずに爆発させる無圧縮方式。1回転毎に爆発する2ｻｲｸﾙで、電気式の点火装置を使用。熱効率は4%程度と蒸気機関の3倍近く。蒸気機関と比べて小型軽量で、燃料補給や使用前後の操作の煩わしさも低減した。

ｼﾞｪｰﾑｽﾞ･C.ﾏｸｽｳｪﾙ

ｲｷﾞﾘｽ

色箱を用いて、光の色の混合具合を調べたﾏｸｽｳｪﾙは、赤、緑、青が光の三原色であることを明らかにした。この三色を混ぜ合わせることにより、あらゆる色が作り出される。この原理を応用すれば、ｶﾗｰ写真の撮影も可能となることを力説した。

ｱﾒﾘｶ南北戦争、開始

※1861年~1865年

ｴﾙﾈｽﾄ･ｿﾙﾍﾞｰ

ｿﾙﾍﾞｰ法(ｱﾝﾓﾆｱ･ｿｰﾀﾞ法)

ｼﾞｪｰﾑｽﾞ･C.ﾏｸｽｳｪﾙ

講演『三原色の理論』

※王立研究所にて

ﾚｵﾝ･ﾌｰｺｰ

真空中の光速度の精密測定

(秒速298000±500km)

ﾄﾞ･ﾛｼｬ

4ｻｲｸﾙの原理

太陽の水素

最後の実験

※光源と磁気の分光学的実験

ﾌｧﾗﾃﾞｰ効果(磁気旋光/1845年)により光と磁気の相互作用を発見したﾌｧﾗﾃﾞｰは、さらなる研究方法として、ﾌﾞﾝｾﾞﾝとｷﾙﾋﾎｯﾌによる分光分析(分光器によるｽﾍﾟｸﾄﾙ分析)に注目した。ﾌｧﾗﾃﾞｰは光源(ﾅﾄﾘｳﾑの気体から出る光)を磁場の中に置き、光のｽﾍﾟｸﾄﾙに磁気の影響がどのように現れるか調べた。この実験はﾌｧﾗﾃﾞｰの生涯最後の実験として知られる。結果は、残念ながら予想に反して何も新しい効果は認められなかった。失意の中、ﾌｧﾗﾃﾞｰは現役を引退した。

※ﾌｧﾗﾃﾞｰの最後の実験は、後にﾌｧﾗﾃﾞｰの生涯について書いたﾏｸｽｳｪﾙにより広く知られ、その本を見て触発されたｾﾞｰﾏﾝにより35年後(1897年)、再実験がなされ、ｾﾞｰﾏﾝ効果の発見につながる。

ｳｨﾘｱﾑ･ﾛﾑｿﾝ

(ﾛｰﾄﾞ･ｹﾙﾋﾞﾝ)

論文『太陽熱の年齢』

太陽の年齢の推測

ｴﾈﾙｷﾞｰの様々な形態と、その保存･変換の法則が熱力学によって確立されてきた中、太陽の寿命(完全に冷却されるまでの時間)の計算を試みた。ｹﾙﾋﾞﾝ卿による説明は次の通り。宇宙に散らばっていた隕石は重力により引き合い、速度を増しながら衝突合体し、蓄積していく。重力には位置ｴﾈﾙｷﾞｰがあり、それは運動ｴﾈﾙｷﾞｰに変換され、衝突と圧縮により熱ｴﾈﾙｷﾞｰに変換される。この熱ｴﾈﾙｷﾞｰが太陽の熱源に他ならないと考えた。このようなﾓﾃﾞﾙから推計した太陽の年齢は5000万～1億年であり、将来にしてもせいぜい数百万年程度の寿命だと試算された。

※1859年に書物『種の起源』を著したﾀﾞｰｳｨﾝなど多くの地質学者や生物学者はｹﾙﾋﾞﾝ卿によるこの試算には大変悩まされた。

ｳｨﾘｱﾑ･ﾛﾑｿﾝ

(ﾛｰﾄﾞ･ｹﾙﾋﾞﾝ)

論文『永続する地球の冷却』

地球の年齢の推測

論文『永続する地球の冷却について』にて、地球の年齢を5000万～1億年と推定。岩石学と熱伝導方程式をもとに冷却の一途を辿る前提で算出した。

※熱力学などの理論は手に入れたが、太陽に関しては核融合反応、地球に関しては地球内部に存在する放射性物質の考慮など、当時として知られていなかった全く新しいｴﾈﾙｷﾞｰ源の存在が試算前提に欠けていた。なお放射能は1896年にｱﾝﾘ･ﾍﾞｸﾚﾙによりｳﾗﾝ鉱物から発見される。

ｼﾞｪｰﾑｽﾞ･C.ﾏｸｽｳｪﾙ

論文『電磁場の動力学的理論』

電磁気学の基本方程式

(ﾏｸｽｳｪﾙ方程式)

電磁波の予言

電気と磁気の法則を統一して表す一連の微分方程式(ﾏｸｽｳｪﾙの方程式)を発表。ﾏｸｽｳｪﾙの方程式は、ｸｰﾛﾝ力の逆二乗則、電磁誘導の法則、磁極は必ずﾍﾟｱで存在、ｱﾝﾍﾟｰﾙの法則の4つの式からなる。ｱﾝﾍﾟｰﾙの力は対象外である。

■ﾏｸｽｳｪﾙ方程式

①ｱﾝﾍﾟｰﾙの法則(1820年)：電流は、回転的な磁場を作る

⇒①'ﾏｸｽｳｪﾙ=ｱﾝﾍﾟｰﾙの法則：電流と電場の変動の和は、回転的な磁場を作る

②ﾌｧﾗﾃﾞｰの法則(1831年)：磁場の変動は、回路に電場を作る

③ｶﾞｳｽの法則(磁場)(1835年?)：閉曲面を通る磁力線の収支はｾﾞﾛ

④ｶﾞｳｽの法則(電場)(1845年?)：閉曲面を通る電気力線の収支は曲面中の電荷総量

ﾏｸｽｳｪﾙの方程式(①'②③④)から、電場を消去した磁場の波動方程式、磁場を消去した電場の波動方程式が得られる。電場と磁場とが互いに横波で振動しながら進む波の描像が得られ、この波を電磁波と名付けた(1888年にﾍﾙﾂが観測)。またε(誘電率)、μ(透磁率)の計測から理論的に電磁波の速度が求められ、概ね光速度と一致することから、電磁波の正体は光であると推測する(1867年)。

【ﾆｭｰﾄﾝ力学と電磁気学の整合性の綻び】

電磁気学はﾆｭｰﾄﾝ力学と折り合いの悪い部分を含み、当時の物理学者は両学問の整合性を持たせようと努力した。これは後にｱｲﾝｼｭﾀｲﾝがﾆｭｰﾄﾝ力学に修正を加える形で、電磁気学と整合す現代的な力学である特殊相対性理論(1905年)へと昇華させた。

熱力学第一法則の表記

(⇒ dU=dQ－dw)

ｴﾝﾄﾛﾋﾟｰの定義 (dS=dQ/T)

ｸﾗｳｼﾞｳｽの不等式

ｸﾗｳｼﾞｳｽは、熱力学第一法則(ｴﾈﾙｷﾞｰ保存則)を現在でも見られる形式である dU=dQ－dwとして論文で表示した。この式では、内部ｴﾈﾙｷﾞｰ(温度,内部への仕事)は流入熱量と外部への仕事(－dw)の和として表示。

ｸﾗｳｼﾞｳｽはｷﾞﾘｼｬ語のtropy(変化)を使ってentroy(ｴﾝﾄﾛﾋﾟｰ)と命名し、記号Sで表した。

【熱力学第一法則の書き換え】

熱力学第一法則であるdU=dQ－dwの左辺は内部ｴﾈﾙｷﾞｰの無限小の状態変化量であるが、右辺の熱と仕事は無限小のﾌﾛｰ(流出入)である。両辺を一律の無限小の状態変化量で書き換えると、dU=TdS－PdVとして表される。

ｱﾙﾌﾚｯﾄﾞ･ﾉｰﾍﾞﾙ

珪藻土ﾀﾞｲﾅﾏｲﾄ

雷管

ﾙｸﾗﾝｼｪ電池

電磁波の速度式:v=1/(εμ)^1/2

※εは誘電率、μは透磁率

電磁波の正体は光

ﾏｸｽｳｪﾙは自らの方程式から波動方程式を導き、電磁波の速度vを導出した。v=1/(εμ)^1/2であり、εとμはそれぞれ物質の誘電率、透磁率と呼ばれ、物質固有である。電場や磁場の強さ、そして電磁波の速度は、それが発生する場所によって異なることを示した。真空中で測定したεとμをﾏｸｽｳｪﾙの光速度の理論式に代入すると秒速30万kmとなり、ﾌｨｿﾞｰによる実測値(1849年)と一致した。

ﾏｸｽｳｪﾙは式から導かれた光速度は、宇宙に充満するｴｰﾃﾙに対する相対速度だと考えた。宇宙空間における地球の運動(自転や公転)により起きるｴｰﾃﾙの風の存在は、光の相対速度の変化として現れるだろうと予想した。

ﾌｧﾗﾃﾞｰ、逝去

明治天皇、即位

ﾋﾟｴｰﾙ･ﾔﾝｾﾝ

ﾉｰﾏﾝ･ﾛｯｷｬｰ

ﾍﾘｳﾑ(He)

※太陽ｺﾛﾅの分光分析より

※天界の元素

ｲﾝﾄﾞ遠征中のﾔﾝｾﾝは8月に皆既日蝕の際の太陽周辺部(彩層部分)の光を分光器で測定し、587.49nmの黄色のｽﾍﾟｸﾄﾙ線を発見。当初、ﾅﾄﾘｳﾑ由来のｽﾍﾟｸﾄﾙ線と考えた。同年10月にﾛｯｷｬｰも独立で太陽光から同じｽﾍﾟｸﾄﾙ線を発見し、ﾅﾄﾘｳﾑのD1線やD2線とは区別してD3線とした。ﾛｯｷｬｰは後に太陽を意味するｷﾞﾘｼｬ語のﾍﾘｵｽ(helios)に因み、このｽﾍﾟｸﾄﾙ線を放出している未知の新元素をﾍﾘｳﾑ(He)と命名。分光学の発達により、地上にいながらにして天界に存在する新元素を発見が可能になった。なお後にﾍﾘｳﾑは地上の物質からも検出(ﾙｲｰｼﾞ･ﾊﾟﾙﾐｴｰﾘ/1895年)された。

科学雑誌『ﾈｲﾁｬｰ』が創刊

元素周期表

未知の元素の予見

ﾒﾝﾃﾞﾚｰｴﾌ以前から元素の性質の傾向や規則性は広く知られていた。しかし、未知の元素を予見できるほど体系的に整理された形に仕上げたのはﾒﾝﾃﾞﾚｰｴﾌである。元素周期表は、既知の元素を原子量や化学的性質の規則性に基づき配置されるが、その配置方法の細かなﾙｰﾙは依然として煩雑な部分を含んでいた。例えば、原子量の順序を優先すればArはNaの下に来るが、ﾒﾝﾃﾞﾚｰｴﾌは化学的性質の類似性を鑑みて、順序を入れ替えている。同様の不規則性はCoとNi、IとTeにも見られた。ﾒﾝﾃﾞﾚｰｴﾌはさらに2年後、63元素を8行12段に配列した周期表を発表し、未知の元素は空欄とした。

【元素周期表の進化】

元素周期表の明確な物理的根拠(原子核の陽子数の多寡)を与える法則(ﾓｰｽﾞﾘｰの法則/1930年)を発見し、原子核の陽子数を原子番号と紐付けて定義したのはﾓｰｽﾞﾘｰである。そして、実際にﾓｰｽﾞﾘｰの法則が原子核の陽子数(正電荷)に比例することを実証したのは中性子の発見者でもあるﾁｬﾄﾞｳｨｯｸである(1920年)。これにより現代科学的なﾙｰﾙに基づく元素周期表が成立する。元素周期表で必ずしも原子量の順序に従わない(一部順序が入れ替わる)ことや、整数値から若干ｽﾞﾚるという問題は、既にｸﾙｯｸｽが1886年に指摘しており、1912年にJ.J.ﾄﾑｿﾝが発見した非放射性のｱｲｿﾄｰﾌﾟ(同位体)の存在により解決される。元素周期表の正しい順序が定まり、次は化学的性質の周期性の説明であるが、量子論に基づいた化学結合理論(G.N.ﾙｲｽなど/1916年)において原子の安定性をもたらすｵｸﾃｯﾄﾞ説や電子配置ﾓﾃﾞﾙによって説明される。

超臨界流体

二酸化炭素の臨界点

ｶﾆｬｰﾙの大砲実験(1822年)の発見から、二酸化炭素について温度・圧力・体積の関係を定量的に測定した。二酸化炭素の臨界点(温度は31℃/気圧は73気圧)を発見した。またｱﾝﾄﾞﾘｭｰｽﾞの精密な実験ﾃﾞｰﾀは、ﾌｧﾝ・ﾃﾞﾙ・ﾜｰﾙｽの実在気体の状態方程式の導出(1873年)に貢献した。

※超臨界流体とは、圧縮しても液化しない高密度の気体であり、液体の溶解性と気体の拡散性を併せ持つ。当時、永久気体とされた水素やﾍﾘｳﾑ等を常温で加圧すると、液化されず超臨界流体(臨界点より上の領域)となる。

乳酸の光学異性体

普仏戦争、開始

※1870年~1871年

ﾄﾞｲﾂ帝国、成立

※1817年~1918年

1871

ﾛｰﾄﾞ･ﾚｲﾘｰ

(ｼﾞｮﾝ･W.ｽﾄﾗｯﾄ)

1871

ｼﾞｪｰﾑｽﾞ･C.ﾏｸｽｳｪﾙ

1871

ｱｰﾈｽﾄ･ﾗｻﾞﾌｫｰﾄﾞ

1872 

ﾁｬｰﾙｽﾞ･ﾀﾞｰｳｨﾝ

書物『種の起源』第六版

太陽･地球の年齢について言及

1859年に初版発行された『種の起源』の第六版が発行された。当時、ｹﾙﾋﾞﾝ卿により地球の年齢はせいぜい1億年とする説があり、これに対して第六版では疑問を呈する内容で次のように言及している。

「宇宙の構成や地球の内部構造について、過去の存続期間を推測できるほど十分な知識を物理学者はまだ手に入れていないのではないか」

そうであって欲しいとする期待にも近い反論ではあったが、19世紀末になると核力(原子核内で働く強い力)に由来する現象が登場するようになり、その指摘は的中していた。

論文『気体および液体の連続性について 』

実在気体の状態方程式(ﾌｧﾝ･ﾃﾞﾙ･ﾜｰﾙｽの式)

分子間力(ﾌｧﾝ･ﾃﾞﾙ･ﾜｰﾙｽ力)

ﾌｧﾝ･ﾃﾞﾙ･ﾜｰﾙｽの式は、当時まだ液化が不可能だった、ﾍﾘｳﾑや水素の低温での挙動を予測でき、低温物理学への道筋を示した。

1874

ﾔｺﾌﾞｽ･H.ﾌｧﾝﾄ･ﾎｯﾌ

ﾙﾍﾞﾙ

ｵﾗﾝﾀﾞ

ﾌﾗﾝｽ

ﾌｧﾝﾄﾎﾌ=ﾙﾍﾞﾙの立体化学理論

不斉炭素原子の概念

ｷﾗｲﾃｨｰ(掌性)の概念

酒石酸や乳酸で見られる光学異性体における原子の空間配列として、不斉炭素原子で説明。不斉炭素原子を中心にした4面体には、重ね合わせられない実物と鏡像の関係(掌性,ｷﾗﾘﾃｨｰ)の2種類があり、光学活性の違い(右旋性と左旋性)が生じる。両名は同時期に炭素の四面体構造説を唱えたため、ﾌｧﾝﾄﾎｯﾌ=ﾙﾍﾞﾙの説と呼ぶ。

1874

1874

ｳｨﾘｱﾑ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭ

(ﾃﾞｳﾞｫﾝｼｬｰ侯爵)

ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭ研究所、設立

※初代所長はﾏｸｽｳｪﾙ

遺稿(実験ﾉｰﾄ)の解読依頼

ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭの死後から64年経過した1874年、ﾍﾝﾘｰ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭのいとこのひ孫に当たるﾃﾞｳﾞｫﾝｼｬｰ侯爵ｳｨﾘｱﾑ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭ(ｹﾝﾌﾞﾘｯｼﾞ大学総長)はｹﾝﾌﾞﾘｯｼﾞ大学に新しい物理学の研究所を開設する資金を寄附し、ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭ研究所を設立した。

なお電磁気学の創始者ﾏｸｽｳｪﾙは、ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭ研究所の初代所長を務めている。

【ﾏｸｽｳｪﾙ、ﾍﾝﾘｰ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭの遺稿の解読依頼を受ける】

また同時にﾃﾞｳﾞｫﾝｼｬｰ侯爵から偉大な先祖ﾍﾝﾘｰ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭが遺した手稿の山の電気学研究の実験ﾉｰﾄに関する部分の解読をﾏｸｽｳｪﾙは依頼される。ﾏｸｽｳｪﾙは、約5年間かけて助手ｶﾞｰﾈｯﾄと共に実験ﾉｰﾄの追試を通した発掘作業を開始する。ﾏｸｽｳｪﾙによる5年間の追試も兼ねた丁寧な解読作業の成果物として、1879年10月に書物『ﾍﾝﾘｰ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭ電気学研究』と題してまとめられた。

1875

ﾒｰﾄﾙ条約の締結

ﾌﾗﾝｽで発明されたﾒｰﾄﾙ法(1798年)の世界的な普及を目的としてﾒｰﾄﾙ条約が締結される(ﾌﾗﾝｽ・ﾊﾟﾘ)。ﾒｰﾄﾙ条約に基づき国際度量衡局(BIPM)が組織された。当初の締結国は17ヵ国(欧州諸国、ﾛｼｱ、ｵｽﾏﾝ、ｱﾒﾘｶ、中南米諸国が中心)。

なお、ｲｷﾞﾘｽは1884年に加盟、日本は1885年に加盟。

ｾﾞﾘｸﾞﾅｲﾄ(ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ爆薬)

ｲｵﾝ独立移動の法則

※ｺｰﾙﾗｳｼｭの法則の一つ

火星表面の網目状の筋模様

火星の地図

液体窒素

ｵｰｽﾄﾘｱ=

ﾊﾝｶﾞﾘｰ

ｼｭﾃﾌｧﾝ=ﾎﾞﾙﾂﾏﾝの法則

※熱輻射の法則

書物『ﾍﾝﾘｰ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭ電気学論文集』

※遺稿解読依頼の成果物

ﾏｸｽｳｪﾙは新設されたｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭ研究所所長を務める傍ら、ﾍﾝﾘｰ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭのいとこのひ孫に当たるﾃﾞｳﾞｫﾝｼｬｰ侯爵の依頼で、偉大な先祖ﾍﾝﾘｰ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭの遺稿(1771年~1773年、1775年~1781年の実験ﾉｰﾄ)の電気実験に関する解読作業を行っていた。5年間にわたる追試を伴う丁寧な解読の成果物がこの書物である。

さてﾍﾝﾘｰ･ｷｬﾍﾞﾝﾃﾞｨｯｼｭの未発表の研究成果は以下の通り。

①電気力の逆二乗則　※ｸｰﾛﾝの法則(ｼｬﾙﾙ･ﾄﾞ･ｸｰﾛﾝ/1785年)

②電圧と電流の比例法則　※ｵｰﾑの法則(ｹﾞｵﾙｸﾞ･ｵｰﾑ/1827年)

③希薄溶液の電気伝導の法則　※ｲｵﾝ独立移動の法則(ｺｰﾙﾗｳｼｭ/1875年)

④絶縁体物質とｺﾝﾃﾞﾝｻｰ容量の関係　※誘電率(ﾏｲｹﾙ･ﾌｧﾗﾃﾞｰ)

ﾏｸｽｳｪﾙ、逝去

3月14日午前11時30分、南ﾄﾞｲﾂの小都市ｳﾙﾑに暮らすﾕﾀﾞﾔの中流家庭に長男として生まれた。電磁気学を確立(1865年)したﾏｸｽｳｪﾙと入れ替わるように誕生し、ｱｲﾝｼｭﾀｲﾝはこの電磁気学を足掛かりに特殊相対性理論(1905年)を確立するわけである。

ﾋﾟｴｰﾙ･ｷｭﾘｰ

ｼﾞｬｯｸ･ｷｭﾘｰ

ﾌﾗﾝｽ

ﾌﾗﾝｽ

圧電効果(ﾋﾟｴｿﾞ電気効果)

ｷｭﾘｰ兄弟は、結晶を加圧すると電気分極が起き、電荷の発生を確認。

ｱﾙﾊﾞｰﾄ･A.ﾏｲｹﾙｿﾝ

ﾏｲｹﾙｿﾝ干渉計

ﾏｲｹﾙｿﾝはﾍﾞﾙﾘﾝ滞在中に、ｸﾞﾗﾊﾑ･ﾍﾞﾙの資金援助を受けて干渉計(ﾏｲｹﾙｿﾝ干渉計)を発明した。ﾏｲｹﾙｿﾝ干渉計は、光の干渉縞を利用して光の波長ﾚﾍﾞﾙの短距離の精密な測定が可能であり、ﾏｲｹﾙｿﾝは測定方向による光速度のｽﾞﾚの精密測定(静止ｴｰﾃﾙの存在の実証)のために利用した。

ﾏｲｹﾙｿﾝは本装置を地盤の安定したﾎﾟﾂﾀﾞﾑの天文台に運び実験を試みたが、光速度は測定する方向に関係なく一定で、想定する光速度の差は見られず(ｴｰﾃﾙの存在を実証できず)、落胆した。この実験内容はｱﾒﾘｶﾝ･ｼﾞｬｰﾅﾙ･ｵﾌﾞ･ｻｲｴﾝｽ(1881年8月号)の論文「地球とｴｰﾃﾙとの相対運動」で、安定なｴｰﾃﾙの仮定は謝りであると結論付けた。

※なおﾏｲｹﾙｿﾝはｱﾒﾘｶ人で初のﾉｰﾍﾞﾙ賞(1907年)を受賞する。

実用ﾚﾍﾞﾙの白熱電球

真空中の光速度の精密測定

(秒速299853±60km)

ｱﾒﾘｶに帰国したﾏｲｹﾙｿﾝは、ｵﾊｲｵ州ｸﾘｰｳﾞﾗﾝﾄﾞのｹｰｽ応用物理学校に教授として迎えられた。ここでﾚｵﾝ･ﾌｰｺｰの回転鏡による光速度測定装置の改良を続け、秒速299853±60kmという記録を達成した。この記録は以後45年間にわたり測定精度の世界記録となるが、1926年にその世界記録を打ち破るのもﾏｲｹﾙｿﾝ自身であった。

ﾍﾙﾑﾎﾙﾂの自由ｴﾈﾙｷﾞｰ(F=U－TS)

※等温(可逆)過程

直流発電機、直流送電ｼｽﾃﾑ

ｶﾞｽ灯・ｱｰｸ灯から電球へ

ﾌｧﾗﾃﾞｰの電磁誘導(1831年)の発見後、ﾋﾟｸｼｰが発電機(ﾀﾞｲﾅﾓ)(1832年)を発明した。しかし、社会ｲﾝﾌﾗとして発電機が広く利用されるのは照明電球などの電力需要の高まりを受けてからである(約50年後の1882年)。

1882年、ｴｼﾞｿﾝ電気照明会社(現GE)は、ﾛﾝﾄﾞﾝとﾆｭｰﾖｰｸに直流発電所を設立して直流送電ｼｽﾃﾑを整備した。

【交流直流論争へ】

ｴｼﾞｿﾝは直流発電・直流送電を推奨し、当初はこれの標準化を狙った。しかし、直流送電は高電流・低圧配電のためｼﾞｭｰﾙ熱(電流の2乗と電気抵抗に比例)による送電損失が大きく、送電距離を長くできないため、電力消費地ごとに発電所を傍に建造する必要があり非効率だった。そうした中でもｴｼﾞｿﾝが直流ｼｽﾃﾑに固執した理由は、高電圧は危険だという認識と、既に投資した資本(ｻﾝｸｺｽﾄ)が無駄になってしまうから。

その後、電流戦争(交直論争)と呼ばれるように、交流発電・交流送電を推奨するﾃｽﾗ・ｳｪｽﾃｨﾝｸﾞﾊｳｽ陣営との競争が起きる。最終的に、ｴｼﾞｿﾝはこの論争に敗れる。主な敗因は、送電においる交流の優位性にあった。送電損失が小さく長距離送電が可能であり、仮に長距離送電のため途中で電圧が低下しても変圧器を介して再び電圧を高めることが可能である。

■参考：電気事業の幕開け(2) 直流送電から交流送電へ (日本電気技術協会より)

回転磁界の原理

二相誘導ﾓｰﾀｰ

ﾍﾘｳﾑ(He)

※地上の物質より

ﾎｲﾍﾝｽの原理

1883

ｶﾞｿﾘﾝｴﾝｼﾞﾝ、気化器

ｴｼﾞｿﾝ効果(熱電子放出)

真空管(熱電子管)の原型

ｴｼﾞｿﾝは白熱電球の管壁にｽｽが付くの抑えるため、ﾌｨﾗﾒﾝﾄから離れた位置に別の電極(金属ﾌﾟﾚｰﾄ)を封入し、電圧をかける実験を行った。するとｼﾞｭｰﾙ熱(電流による熱作用)によって高温に加熱されたﾌｨﾗﾒﾝﾄと、金属ﾌﾟﾚｰﾄとの間に電流が流れることを発見(ｴｼﾞｿﾝ効果)。これは加熱によって運動ｴﾈﾙｷﾞｰを得たﾌｨﾗﾒﾝﾄ(陰極)内の自由電子が真空中に放出され(熱電子放出)、正電位の金属ﾌﾟﾚｰﾄ(陽極)に流れたためである。

熱電子放出の理論的説明は、ｵｰｴﾝ・ﾘﾁｬｰﾄﾞｿﾝによってなされる(1910年)。ｴｼﾞｿﾝ効果の発見は、後に電気回路のｽｲｯﾁﾝｸﾞとして機能する真空管(熱電子管)の発明(1904年/ﾌﾚﾐﾝｸﾞ)に繋がる。

※比較としてｶﾞﾗｽ管内の電子の流れである陰極線(1858年)は、陰極を加熱せず、主に高電圧により真空中に放出(冷電子発散・電界電子放出)される自由電子である。

東京気象台

※気象庁の前身

日本初の天気図を作成

明治16年(1883年)、

水素原子ｽﾍﾟｸﾄﾙのﾊﾞﾙﾏｰ系列

中学校の数学教師だったﾊﾞﾙﾏｰは、ｵﾝｸﾞｽﾄﾛｰﾑによる真空放電時の水素原子の線ｽﾍﾟｸﾄﾙの測定結果に興味深い規則性を見出した。水素原子の4本の可視光領域(赤/青/藍/紫)の線ｽﾍﾟｸﾄﾙの波長が整数を使った簡単な関係式で表現でき、この一連の線ｽﾍﾟｸﾄﾙをﾊﾞﾙﾏｰ系列と名付けた。

ﾊﾞﾙﾏｰ系列の関係式の発見は、後にﾎﾞｰｱが原子内部の電子の在り様を究明する上での重要な手掛かりとなった(1913年/ﾎﾞｰｱの原子模型)。

ﾏｸｽｳｪﾙ方程式の書き換え

ﾍﾞｸﾄﾙ形式の4つの方程式群へ

反動ﾀｰﾋﾞﾝ(蒸気ﾀｰﾋﾞﾝ)

人造絹糸(ﾚｰﾖﾝ)

元素の原子量が整数値にならない(例えば、塩素は35.457)のは、1つの元素が1種類の原子から構成されず、違った原子量を持つ原子から構成されるためと指摘。

※ｱｲｿﾄｰﾌﾟ(同位体)は1912年に質量分析器の原理でJ.J.ﾄﾑｿﾝが発見する。

ﾌｯ素化合物を低温(-50度程度)で電気分解し、発生したﾌｯ素ｶﾞｽをﾌｯ化ｶﾙｼｳﾑ(蛍石)の容器に捕集。ﾌｯ素ｶﾞｽを初めて単離した。今も基本的にこの方法でﾌｯ素ｶﾞｽを製造。

※工業的なﾌｯ素生産は、原爆用ｳﾗﾝ製造に関連して始まる。ｶﾞｽ拡散法によるｳﾗﾝ235の分離･濃縮のため六ﾌｯ化ｳﾗﾝが大量に作られた。

ﾁｬｰﾙｽﾞ･ﾏｰﾃｨﾝ･ﾎｰﾙ

ﾎﾟｰﾙ･ｴﾙｰ

ｱﾒﾘｶ

ﾌﾗﾝｽ

ｱﾙﾐﾆｳﾑの工業的生産法

※ﾎｰﾙ=ｴﾙｰ法

ｱﾒﾘｶのﾎｰﾙとﾌﾗﾝｽのｴﾙｰは、1886年にそれぞれ独立してｱﾙﾐﾆｳﾑの電気分解を利用した工業的生産法(溶融塩電解法)を発明した。

ﾎﾟｰﾙ･ｴﾙｰは小さな発電機を使って、溶融した氷晶石(融剤として機能)の中に酸化ｱﾙﾐﾆｳﾑ(ｱﾙﾐﾅ)を混ぜて溶解させ、ｱﾙﾐﾆｳﾑを炭素電極を用いた電気分解によって析出させる方法を開発した。これを契機に銀よりも高級な貴金属とされたｱﾙﾐﾆｳﾑの工業的製法によって、安価に手に入るようになった。

【誕生年、発明年、死没年が同じ】

両名はｱﾒﾘｶとﾌﾗﾝｽの異なる地で同じ年に生まれ、鉱物に興味を持ち、同じ年に類似のｱﾙﾐﾆｳﾑの工業的生産法を発明し、同じ年に亡くなっている。

実用的なｶﾞｿﾘﾝｴﾝｼﾞﾝ自動車

希薄溶液の浸透圧の式

ｱﾙﾊﾞｰﾄ･A.ﾏｲｹﾙｿﾝ

ｴﾄﾞﾜｰﾄﾞ･W.ﾓｰﾘｰ

ｱﾒﾘｶ

ｱﾒﾘｶ

ﾏｲｹﾙｿﾝ=ﾓｰﾘｰの実験

・光速度一定

・ｴｰﾃﾙの存在の否定?

光の波動説が優勢の中、長年存在するとされたｴｰﾃﾙ(光を伝える媒質)を検出するためにﾏｲｹﾙｿﾝ=ﾓｰﾘｰの実験が行われた。ﾏｲｹﾙｿﾝは1881年に光速度を精密に測定可能なﾏｲｹﾙｿﾝﾝ干渉計を開発し、1882年には光速度が毎秒29万9853kmという高い精度で報告している。ｴｰﾃﾙで満ちた宇宙を漂う地球が自転/公転するならば、光が飛来する方向によって光速度に(ｴｰﾃﾙ自体の動き(風速)による)差が生じると考えた。ちなみに地球の公転速度(対太陽)は毎秒30kmであり、光速度(毎秒30万km)の約0.01%である。

実験の結果、地球の運動方向に関係なく、どの方向に光を走らせても光速度は一定というﾃﾞｰﾀが得られた。ｴｰﾃﾙ仮説によれば、干渉縞の移動は縞の幅の0.4倍になると予測されたが、実際は0.01倍以下と結論付けられ、期待される数値の1/40程度であった。期待される光速度差は検出できなかったが、ﾏｲｹﾙｿﾝはｴｰﾃﾙの存在の否定まではしなかった。世間は実験方法の瑕疵や誤差を理由にして、ｴｰﾃﾙの存在を依然支持する風潮が強かった。

【特殊相対性理論への地盤固め】

ﾏｲｹﾙｿﾝ=ﾓｰﾘｰの実験結果を素直に受け入れるならば、ｱｲﾝｼｭﾀｲﾝが特殊相対性理論(1905年)で前提とした"光速度不変の原理"は、既に実験的裏付けがあったと言える。

ﾊｲﾝﾘﾋ･ﾙﾄﾞﾙﾌ･ﾍﾙﾂ

光電効果

※紫外線による電圧変化

陰極線の実験中、陰極に紫外線を照射すると電極間で放電現象が起き、電圧が低下する現象として光電効果を発見。

真空管の陰極から電子を叩き出す方法として整理すると、①陰極線(1858年)を得た電界電子放出、②ｴｼﾞｿﾝ効果(1883年)で見られた熱電子放出、に続く3番目の方法。

ｵﾘｳﾞｧｰ･ﾍﾋﾞｻｲﾄﾞ

電磁波(電波)の検出

電磁波の送信装置と受信装置

光の波動説の定着

ﾍﾙﾂは師ﾍﾙﾑﾎﾙﾂの勧めで電磁波の研究に取り組んでいた。そしてﾏｸｽｳｪﾙの死後9年目、ﾏｸｽｳｪﾙが存在を予言した電磁波(光の正体)を実験により初めて検出した

電磁波を発生させる送信装置にはﾍﾙﾂ発信器(ﾍﾙﾂ･ﾀﾞｲﾎﾟｰﾙ)、受信装置にはﾍﾂﾙ共振器(火花検波器)を使用した。ﾍﾙﾂ発信器に高電圧を掛けて発生する火花放電が電磁波の送波を意味し、それを離れた場所に置いたﾍﾙﾂ共振器(火花検波器)のｷﾞｬｯﾌﾟに火花が発生することで受信(検波)できる。実際にはﾍﾙﾂ発信器から12m離れた場所に反射板を置き、約4mの波長の定常波を作り出し、ﾍﾙﾂ共振器を少しずつ移動させて火花の大きさを調べることにより、電界強度の周期性を確認した。

ﾍﾙﾂの研究後、様々な波長の電磁波を発生させる試みが進み、電磁波には様々な波長が存在することが次第に明らかとなる。無線などの通信技術の発展が始まる。

※電磁波の発見は、光を伝える媒質と想定されたｴｰﾃﾙの発見とも解釈されたが、ｴｰﾃﾙの存在否定は1905年のｱｲﾝｼｭﾀｲﾝによる。

■ﾏｸｽｳｪﾙ理論の研究が進む

電磁波の検波によりﾏｸｽｳｪﾙの理論が実証され、多くの科学者によりﾏｸｽｳｪﾙの理論が研究されるようになる。ﾏｸｽｳｪﾙの理論に熱中する人たちを称してﾏｸｽｳｪﾘｱﾝという言葉も出てきたほどだった。光の伝播、屈折、干渉、回折など光に関する諸現象をﾏｸｽｳｪﾙ理論に基づき、電磁波の式を用いて説明しようとする試みが進んだ。

植物学者ﾗｲﾆｯﾂｧｰは、ｺﾚｽﾄﾛｰﾙの一種の実験をする中、固体と液体の中間のようなものがあることを発表。固体から液体になる時に融解点のような温度が二つあり、145℃で温度一定となり白濁化するが、さらに温度を上げると178℃で温度一定となり透明に戻る。

J.ﾎﾞｲﾄﾞ･ﾀﾞﾝﾛｯﾌﾟ

ﾆｺﾗ･ﾃｽﾗ

国際度量衡局

国際ﾒｰﾄﾙ原器

国際ｷﾛｸﾞﾗﾑ原器

ｲｷﾞﾘｽ主導の先端技術で原器(国際ﾒｰﾄﾙ原器と国際ｷﾛｸﾞﾗﾑ原器)を作成し、ﾚﾌﾟﾘｶを加盟国に配布した。ﾒｰﾄﾙとｷﾛｸﾞﾗﾑの定義を次のように定めた。ﾒｰﾄﾙは水の融解しつつある温度における国際ﾒｰﾄﾙ原器の長さ、ｷﾛｸﾞﾗﾑは国際ｷﾛｸﾞﾗﾑ原器の質量とする。

※なお1960年に国際ﾒｰﾄﾙ原器は廃止、2018年に国際ｷﾛｸﾞﾗﾑ原器は廃止される。

J.F.ﾌｨｯﾂｼﾞｪﾗﾙﾄﾞ

ｴｰﾃﾙ仮説に基づく物体の収縮

(運動物体の収縮説)

ﾏｲｹﾙｿﾝ=ﾓｰﾘｰの実験(1887年)ではｴｰﾃﾙの風による光速度のｽﾞﾚは検出ができなかったが、当時の物理学者はｴｰﾃﾙの存在を支持する立場から、実験結果(観測可能な光速度は常に一定)と整合するようｴｰﾃﾙの性質を考案した。ﾌｨｯﾂｼﾞｪﾗﾙﾄﾞは、光速度が常に一定になるのは、ｴｰﾃﾙの圧力によって物体(測定装置)が収縮するためだと主張した。宇宙に満ちるｴｰﾃﾙの中で地球が運動すれば、光速度も変化するが、その速度変化が測定装置の収縮によって相殺され、観測上、光速度差は検出できないとした。

ｵｯﾄｰ･ﾚｰﾏﾝ

液晶の微細構造

液晶と命名

結晶学者ﾚｰﾏﾝはﾗｲﾆｯﾂｧｰの発見(1888年)を受けて、その物質(ｺﾚｽﾃﾛｰﾙの一種)を調べた。白濁状態のその液体物質は、固体の結晶構造に似た分子構造を持つことを確認し、そのような状態を"液晶"(liquid crystal)と命名した。

ﾘｭｰﾄﾞﾍﾞﾘの式

※原子のｽﾍﾟｸﾄﾙ線の公式

水素原子の線ｽﾍﾟｸﾄﾙの公式であるﾊﾞﾙﾏｰ系列の公式(1884年)と類似した公式が、水素原子以外の他の元素に対しても成り立つことを指摘し、波長の代わりに振動数を用いて公式を整理した。

※後にｳﾞｧﾙﾀｰ・ﾘｯﾂにより、既知の線ｽﾍﾟｸﾄﾙの振動数から別の未知の線ｽﾍﾟｸﾄﾙの存在を予言する方法(ﾘｭｰﾄﾞﾍﾞﾘ=ﾘｯﾂの結合原理)が発見される(1908年)。

※なおﾘｭｰﾄﾞﾍﾞﾘの式中の1/2^2の項を、ほかの整数に変えればﾊﾞﾙﾏｰ系列以外の別の水素原子の線ｽﾍﾟｸﾄﾙ系列となり、ﾗｲﾏﾝ系列(1906年)、ﾊﾟｯｼｪﾝ系列(1908年)、ﾌﾞﾗｹｯﾄ系列(1922年)、ﾌﾟﾝﾄ系列(1924年)など次々と発見される。

ﾋﾟｮｰﾄﾙ･ﾚﾍﾞﾃﾞﾌ

放射圧

ﾏｸｽｳｪﾙによる電磁気学の計算では放射圧(光の圧力)が示されていた。ﾚﾍﾞﾃﾞﾌは気圧の影響を取り除くよう高真空での実験を行い、放射圧を検出した。

検波の原理

電子を命名

ﾏｲｹﾙｿﾝ=ﾓｰﾘｰの実験(1887年)ではｴｰﾃﾙの風による光速度のｽﾞﾚは観測されなかった。当時の物理学者は、ｴｰﾃﾙが持つ特性により観測可能な光速度は一定となるという理屈を探した。ﾛｰﾚﾝﾂは収縮説を主張したﾌｨｯﾂﾌｪﾗﾙﾄﾞのｱｲﾃﾞｱを数式化した。

σ=(1－(v/c)^2)^(1/2)

ここで運動物体の収縮率σは、光速度cに対する物体の速度vの比率(v/c)に依存する。以下の通り、運動物体の速度vが光速度cに近づくほど急速に観測される運動物体の長さが短くなる。

v=0.1cの時、σ=0.99

v=0.6cの時、σ=0.8

v=0.8cの時、σ=0.6

v=0.99cの時、σ=0.14

またﾛｰﾚﾝﾂは1904年に長さだけでなく時間も収縮するとし、ﾛｰﾚﾝﾂ変換を公表する。

1893

1893

ﾊﾝｽ･F.ｶﾞｲﾃﾙ

ｼﾞｭﾘｱｽ･ｴﾙｽﾀｰ

ﾄﾞｲﾂ

ﾄﾞｲﾂ

1893

1893

日本

清

日清戦争、開始

※1894年~1895年

ﾛｰﾄﾞ･ﾚｲﾘｰ

ﾉｰﾏﾝ･ﾗﾑｾﾞｰ

ｲｷﾞﾘｽ

ｲｷﾞﾘｽ

ｺﾋｰﾗ(検波器)

無線通信の可能性

単糖類の構造研究

1895

論文『新種の放射線について』

Ｘ線

世界初のﾚﾝﾄｹﾞﾝ写真

【陰極線の研究者、ﾚﾝﾄｹﾞﾝ】

ｳﾞｭﾙﾂﾌﾞﾙｸ大学のﾚﾝﾄｹﾞﾝも、陰極線を研究する学者の一人であった。陰極線はﾐｸﾛﾝ単位の薄いｱﾙﾐ箔なら通り抜けることが知られており、ﾚﾝﾄｹﾞﾝは放電管のｶﾞﾗｽ壁の一部をｱﾙﾐ箔に置き換えて、陰極線を外に取り出す工夫を施した。また放電管からは陰極線以外に可視光や紫外線が出るため、ｱﾙﾐ箔の窓を残して放電管全体を黒い紙で覆って実験を行った。

【X線の発見】

11月8日、真っ暗にした実験室で陰極線を調べていると、数ﾒｰﾄﾙも離れた場所に置いていた蛍光板(ｼｱﾝ化白金ﾊﾞﾘｳﾑ)が発光することに気が付いた。陰極線をｱﾙﾐ箔を通して外(空気中)に取り出すといっても、数ﾒｰﾄﾙも空気中を減衰せずに走るはずがない。また可視光や紫外線は黒い紙で遮蔽しているため、その影響も考えられない。

ﾚﾝﾄｹﾞﾝは、放電管と蛍光板の間に様々な物質で遮ってみたが、程度の差はあるものの蛍光板の発光は止まず、透過力の異常に高い未知の放射線が発生していると結論付けた。

【ﾚﾝﾄｹﾞﾝ写真と論文執筆】

X線の発見から1ヵ月後には早くも手の骨が透けて見えるﾚﾝﾄｹﾞﾝ写真も撮影された。年の暮れに発表された論文『新種の放射線について』では、「この放射線をX線と呼びたい」と書かれている。また以下のX線に関するﾃﾞｰﾀも発表された。
・X線の透過力のﾃﾞｰﾀ

・ｼｱﾝ化白金ﾊﾞﾘｳﾑ以外の蛍光物質もX線に反応する

・写真乾板がX線に感光する

・X線には屈折･回折が見られない　※X線回折は1912年にﾗｳｴらにより発見

・磁場をかけてもX線は進路を曲げない

・陰極線がｶﾞﾗｽ壁に衝突する部分でX線は作り出されている?

・X線はｴｰﾃﾙの縦振動に起因?

1895

ﾌｨｯﾂｼﾞｪﾗﾙﾄﾞ=ﾛｰﾚﾝﾂ収縮

ﾛｰﾚﾝﾂ変換

ﾛｰﾚﾝﾂはｴｰﾃﾙの存在を前提に、ﾌｨｯﾂｼﾞｪﾗﾙﾄﾞの解釈をｴﾚｶﾞﾝﾄな数式で記述した。理論の整合性を高めるため、ｴｰﾃﾙの風によって物体の収縮だけでなく、時間も変化するというｱｲﾃﾞｱを導入。ﾛｰﾚﾝﾂが導出した換算式(ﾛｰﾚﾝﾂ変換)に基づいて計算すると、ｴｰﾃﾙの風の効果が相殺されて、どの方角から来る光も同じ速度として測定されることになる。

※物理学は理論と実験(実証)が両輪となって発展していくが、この段階では存在が確認されないｴｰﾃﾙに対して観測結果と整合するような新たな特性を付加して理論化しており、理論だけが先行した状態と言える。天動説が地動説に移行する以前は、観測結果と整合するように天動説が複雑に改造されてきたことが想起される。

ﾍﾙﾂの電磁波の研究(1888年)に触発されて、ｱﾝﾃﾅを用いた電磁波通信の研究に注力。当初の通信距離は数百m程度だった。その後、英仏間のﾄﾞｰﾊﾞｰ海峡(1899年)、大西洋を越えｶﾅﾀﾞのﾆｭｰﾌｧﾝﾄﾞﾗﾝﾄﾞ島(1901年)まで通信距離は拡大する。

無線通信機の発達は、日露戦争時の通信にも利用される。

着想「光を光の速さで追いかけたらどうなるのだろう…」

特殊相対性理論への萌芽

16歳のｱｲﾝｼｭﾀｲﾝ少年は、光を光の速さで追いかけたらどうなるのだろうと考えた。この光への疑問は特殊相対性理論と関連する最初の思考実験であった。
かつてﾆｭｰﾄﾝがﾍﾟｽﾄ禍(1665年)のため故郷ｳｰﾙｽｿｰﾌﾟに戻り思索に耽った時期があるが、ﾆｭｰﾄﾝ力学確立の萌芽となるﾘﾝｺﾞの逸話もこの時だろうと思われる。ﾆｭｰﾄﾝのﾘﾝｺﾞに相当するものがｱｲﾝｼｭﾀｲﾝにとっての光への疑問である。

ﾍﾘｳﾑの生成･単離

石油ｴﾝｼﾞﾝを国内製造

天然鉱物の放射性物質(放射能)

写真乾板による放射線の検出

※原子核物理学の始まり

※核ｴﾈﾙｷﾞｰの発見

ﾍﾞｸﾚﾙはﾚﾝﾄｹﾞﾝのX線発見の報告『新種の放射線について』を読んで、蛍光物質は蛍光だけでなく同時にX線も放射しているのではないかと考えた。

そこでﾍﾞｸﾚﾙは写真乾板を黒い厚紙で覆い、その上に蛍光を出すｳﾗﾝ化合物を載せて、日光に晒した。太陽光線の作用でｳﾗﾝ化合物(ﾋﾟｯﾁﾌﾞﾚﾝﾄﾞ)が蛍光し、同時にX線も発生していれば、それは黒い紙を通過して写真乾板を黒く感光させるはずである。数時間後、予想通り写真乾板は黒く感光していた。一旦はこの成果をﾊﾟﾘの科学ｱｶﾃﾞﾐｰで発表するが、その後も実験を継続する中で写真乾板が黒く感光した本当の意味を知る。

ﾊﾟﾘの天候が悪くなったため、ｳﾗﾝ化合物を黒い紙に包んだまま机の引き出しの中(日光の届かない暗闇)に写真乾板と一緒に置くことがあった。数日後、実験を再開しようと写真乾板を取り出したところ、既に感光していることに気づいた。しかも数時間太陽光線に晒した場合よりも、強く感光していた。このことから、太陽光の照射や蛍光に関係なく、ｳﾗﾝ化合物は絶えず黒い紙を透過する放射線を出し続けていると結論付けた。

※放射能という言葉は、後にﾏﾘｰ･ｷｭﾘｰにより提唱される。

ｳｨｰﾝの放射法則

※青の公式

※分子論(粒子説)に立ち導出

理想的な黒体(空洞)

ｳｨｰﾝは理想的な黒体として小さな孔を開けた"黒"の箱(空洞)に着目し、黒体放射ｽﾍﾟｸﾄﾙを精密に測定した。また光を気体分子と似たような粒(分子論)と仮定して黒体放射ｽﾍﾟｸﾄﾙを与える公式を導出した。その仮定は非常に不評であったが、公式は実験値とよく合った。但し、短波長側でよく一致するが、高波長側では大きくｽﾞﾚる"青の公式"であった。

※ｳｨｰﾝの放射法則の導出で、熱せられた空洞内を飛び交う光を当時主流の波ではなくて、粒として考えた背景には、ﾎﾞﾙﾂﾏﾝらによる熱現象(統計熱力学)の説明に倣ったようだ。またその着想は1905年のｱｲﾝｼｭﾀｲﾝによる光量子仮説と似ているが、ｳｨｰﾝの分子論的導出では分子同様に光はどんな運動ｴﾈﾙｷﾞｰでも持ちうるが、光量子仮説では光のｴﾈﾙｷﾞｰは光量子の個数に応じた整数倍しか許されないという違いはある。

ｾﾞｰﾏﾝ効果

※ﾌｧﾗﾃﾞｰの最後の実験の再試

ﾌｧﾗﾃﾞｰの生涯を書いたﾏｸｽｳｪﾙの本で、ｾﾞｰﾏﾝはﾌｧﾗﾃﾞｰの最後の実験(1862年)について知った。ｾﾞｰﾏﾝはﾌｧﾗﾃﾞｰの着眼点に触発され、再実験を試みた。ｾﾞｰﾏﾝはﾌﾞﾝｾﾞﾝﾊﾞｰﾅｰから出るﾅﾄﾘｳﾑの炎を強力な電磁石の磁極の間に置き、放射される光(ﾅﾄﾘｳﾑのD線)をﾛｰﾗﾝﾄﾞ格子(5000本/cmの溝が刻まれた金属鏡)によって分光した。ﾌｧﾗﾃﾞｰの時代に比べて、磁場が強力になり、分光精度はｶﾞﾗｽのﾌﾟﾘｽﾞﾑよりはるかに向上されたなか、実験は行われた。

結果として、ｾﾞｰﾏﾝはﾅﾄﾘｳﾑのD線の幅が広がっていることを発見し、その現象を指導教授ﾛｰﾚﾝﾂに報告した。ﾛｰﾚﾝﾂは原子の内部の荷電粒子の挙動を想像し、ﾅﾄﾘｳﾑのD線は広がるのではなく複数の線に分岐し、その光は偏光すると予測した。ｾﾞｰﾏﾝはﾛｰﾚﾝﾂの指摘通り、D線の分岐と光の偏光を確認した。

※一方で、強い電場作用によりｽﾍﾟｸﾄﾙ線が分裂する現象はｼｭﾀﾙｸ効果と呼ばれる(ｼｭﾀﾙｸ/1913年)。

ﾍﾝﾄﾞﾘｯｸ･ﾛｰﾚﾝﾂ

ﾋﾟｰﾀｰ･ｾﾞｰﾏﾝ

ｾﾞｰﾏﾝ効果の解釈

比電荷

負の電荷

原子の分割可能性の示唆

ｾﾞｰﾏﾝの指導教授ﾛｰﾚﾝﾂは、ｾﾞｰﾏﾝ効果が起きる原因として、原子の内部には荷電粒子が存在し、振動しており、磁場の作用によって荷電粒子の運動に変化が生じるためと考えた。
ﾛｰﾚﾝﾂの理論に基づき、ｾﾞｰﾏﾝは分岐したｽﾍﾟｸﾄﾙ線の間隔を測定し、荷電粒子の比電荷(電気量eと質量mの比:e/m)を求めた。また偏光の仕方から、原子内の荷電粒子の電荷の符号が負であることを決定した。
以上のように、ｾﾞｰﾏﾝによりﾌｧﾗﾃﾞｰの最後の実験(1862年)の再試が切っ掛けとなり、

間接的であるが、原子の中に負の電荷を帯びた粒子が運動しているｲﾒｰｼﾞをﾛｰﾚﾝﾂの理論に基づいて示された。

ｽｳﾞｧﾝﾃ･ｱﾚﾆｳｽ

ｱﾚﾆｳｽは論文『空気中の炭酸が地表温度に及ぼす影響』にて、化石燃料の燃焼によって大気中の二酸化炭素の濃度が変化すれば気候の変動につながる可能性があると指摘。

ｼﾞｮｾﾞﾌ･ｼﾞｮﾝ･ﾄﾑｿﾝ

(J.J.ﾄﾑｿﾝ)

電子(陰極線の正体)

比電荷

原子の構成粒子

陰極線の正体について、粒子説とｴｰﾃﾙ振動説の二つの説の論争に決着をつけたのがJ.J.ﾄﾑｿﾝである。

ﾄﾑｿﾝは、真空度を十分に高めた放電管を用いることで、陰極線が管内の残留気体に衝突して気体を電離させる現象を抑えるよう工夫した。陰極線の電場による屈曲、磁場による屈曲を確認し、陰極線の正体が荷電粒子であると推定した。さらに電場･磁場による屈曲具合から荷電粒子の比電荷(=e/m)を計算し、その値が陰極に用いる物質に拠らず常に一定であることを確認した。またその値はｾﾞｰﾏﾝ効果(1897年)で決定された比電荷の値と良い一致を見せたため、両者の荷電粒子は同じ粒子であると考えられた。なおﾄﾑｿﾝは、比電荷の値から荷電粒子(後に電子と呼ばれる)の質量は水素原子の約1/1700(約0.06%)と推定した。

※電子という呼称が定着するのは1900年以降である。

※J.J.ﾄﾑｿﾝが陰極線の比電荷をある程度一定値として測定できた理由は、陰極線の電子の流れが光速度よりもかなり遅く、相対論効果による質量の増加の影響が小さいため。β線を測定対象とするならば、光速度に近いため速度に応じて比電荷はかなりﾌﾞﾚると思われる。

※電子の質量(絶対値)は、後のﾐﾘｶﾝの油滴実験(1909年)により測定される。

【ﾌｧﾗﾃﾞｰと電子の発見】

電子は、ｾﾞｰﾏﾝ効果と陰極線の二つの研究により発見された。ｾﾞｰﾏﾝ効果の発見の端緒はﾌｧﾗﾃﾞｰが分光分析によって光源に対する磁気の作用を調べた"最後の実験"(1862年)、陰極線はﾌｧﾗﾃﾞｰ暗部(1838年)の発見に始まり、両者ともﾌｧﾗﾃﾞｰに源流を持つ。そしてﾌｧﾗﾃﾞｰが電子の発見にまで至れなかった理由として技術進歩が挙げられる。前者は分光器や電磁石の進歩、後者は真空技術の進歩が挙げられる。

断熱膨張装置(霧箱の原型)

霧は塵がなくても発生する

ﾋﾟｴｰﾙ･ｷｭﾘｰ

ﾏﾘ-･ｷｭﾘｰ

※ｷｭﾘｰ夫妻

ﾌﾗﾝｽ

ﾎﾟｰﾗﾝﾄﾞ

放射性元素(ｳﾗﾝ、ﾄﾘｳﾑ)

放射能と命名

放射線検出器

ﾋﾟｴｰﾙ･ｷｭﾘｰ

ﾏﾘ-･ｷｭﾘｰ

※ｷｭﾘｰ夫妻

ﾌﾗﾝｽ

ﾎﾟｰﾗﾝﾄﾞ

新元素(ﾗｼﾞｳﾑ、ﾎﾟﾛﾆｳﾑ)

※強い放射能を持つ元素

α線源(ﾗｼﾞｳﾑ、ﾎﾟﾛﾆｳﾑ)

半減期の概念

放射能が発見されたｳﾗﾝとﾄﾘｳﾑは元素としては既によく知られていたが、これらを含む化合物を調べるうちに、ﾏﾘｰ･ｷｭﾘｰはﾋﾟｯﾁﾌﾞﾚﾝﾄﾞ(閃ｳﾗﾝ鉱)の中にｳﾗﾝやﾄﾘｳﾑよりもはるかに強い放射線を出す未知の放射性元素が存在することに気づいた。

夫ﾋﾟｴｰﾙ･ｷｭﾘｰの協力を得て、鉱石の中からごく微量しか含まれない2種類の新元素の発見に成功する。1つは化学的性質がﾋﾞｽﾏｽに似たﾎﾟﾛﾆｳﾑ、もう1つは放射能がｳﾗﾝの数万倍も強いﾗｼﾞｳﾑである。

ﾗｼﾞｳﾑの場合、鉱石中に含まれる含有量は100万分の1以下であり、1gのﾗｼﾞｳﾑを得るのに約2ﾄﾝの鉱石を必要とする肉体労働を伴う実験であった。なおﾗｼﾞｳﾑの発見を報告する論文には、半減期という概念も導入されている。

ｳｨﾘｱﾑ･ﾗﾑｾﾞｰ

ﾄﾗﾊﾞｰｽ

ﾈｵﾝ(Ne)

ｳｨﾘｱﾑ･ﾗﾑｾﾞｰ

ﾄﾗﾊﾞｰｽ

ｲｷﾞﾘｽ

ｸﾘﾌﾟﾄﾝ(Kr)

ﾆｭｰｼﾞｰ

ﾗﾝﾄﾞ

α線(ｱﾙﾌｧ線)

β線(ﾍﾞｰﾀ線)

1895年、ﾗｻﾞﾌｫｰﾄﾞはJ.J.ﾄﾑｿﾝの指導のもと放射線とX線による気体の電気伝導に興味を持ち、研究を行った。1899年、天然の放射性物質(U,R,Th等を含む鉱石)から自然に出ている放射線を透過力によって2種類に分類した。透過力の弱い方をα線、強い方をβ線と命名した。なお翌年にｳﾞｨﾗｰﾙが発見したβ線よりも透過力の強い3番目の放射線に対して、1903年にγ線と命名した。

ｲｷﾞﾘｽ

水素の固体化

14K(-259℃)で固体水素の製造に成功。

γ線(ｶﾞﾝﾏ線)

※第三の放射線

ﾛｰﾄﾞ･ﾚｲﾘｰ

ｼﾞｪｰﾑｽﾞ･ｼﾞｰﾝｽﾞ

ｲｷﾞﾘｽ

ｲｷﾞﾘｽ

ﾚｲﾘｰ=ｼﾞｰﾝｽﾞの式

※赤の公式

※振動論(波動説)に立ち導出

光の波動理論と統計熱力学に基づき黒体輻射の強度とｴﾈﾙｷﾞｰ波長分布を示すﾚｲﾘｰ=ｼﾞｰﾝｽﾞの式(赤の公式)を示した。黒体輻射ｽﾍﾟｸﾄﾙの長波長側ではよく一致するが、短波長側では全く一致しなかった(紫外発散の問題)。短波長側では無限に細かい波長を想定できるため、存在可能な各波長(各振動数)に対してｴﾈﾙｷﾞｰ等分配の法則(存在可能な各波長に同じ大きさの波の振幅を配分する)を適用すると、短波長側でｴﾈﾙｷﾞｰ(波の波高)が無限大に発散し、黒体輻射の総ｴﾈﾙｷﾞｰも無限大に発散する。

音声信号の無線通信

ﾛｰﾄﾞ･ｹﾙﾋﾞﾝ

(ｳｨﾘｱﾑ･ﾄﾑｿﾝ)

ｹﾙﾋﾞﾝ卿、講演で暗雲を指摘

暗雲①：熱放射理論の破綻

暗雲②：光の媒質ｴｰﾃﾙの未検出

1900年4月27日、ﾛﾝﾄﾞﾝの王立研究所でｲｷﾞﾘｽ科学界の大御所ｹﾙﾋﾞﾝ卿により講演「熱と光の動力学を覆う19世紀の暗雲」が行われた。古典物理学(力学/熱力学/電磁気学/統計力学)は確立され、既に人類は自然界を支配する法則を全て手にし、今後は本質的に重要な問題は何一つ残されていない…という風潮だった。

そのような中、ｹﾙﾋﾞﾝ卿は物理学を手こずらせるやっかいな問題(暗雲)が2つだけ残されていることを指摘した。それはすなわち、高温物体から出る光(熱放射ｽﾍﾟｸﾄﾙ)の理論の破綻と、光の媒質であるｴｰﾃﾙが検出されない(→光速度がどうやら一定である)ことの問題である。

【暗雲に見るｹﾙﾋﾞﾝ卿の慧眼】

20世紀に突入すると、ｴｰﾃﾙの問題は"光速度付近"の物理現象を描く相対性理論を、熱放射ｽﾍﾟｸﾄﾙの問題は"ﾐｸﾛ世界(原子)"の物理現象を描く量子論(量子力学)を…という風に現代物理学の双璧を生み出す。そして、双璧を統合することで、場の量子論、素粒子物理学、量子重力理論、統一理論、宇宙論などに発展する。

ﾏｯｸｽ･ﾌﾟﾗﾝｸ

ﾌﾟﾗﾝｸの式(ﾌﾟﾗﾝｸ分布)

※黒体輻射ｽﾍﾟｸﾄﾙの公式

ﾌﾟﾗﾝｸ定数hの発見

ｴﾈﾙｷﾞｰ量子仮説 (量子仮説)

E=nhv (E=nhc/λ)

※ﾃﾞｼﾞﾀﾙなｴﾈﾙｷﾞｰ授受

※振動数とｴﾈﾙｷﾞｰの関係性

従来、説明できなかった黒体の熱放射ｽﾍﾟｸﾄﾙ分布(ある温度に熱した物体はどういう色の光を出すのか)を、全波長領域で説明可能なﾌﾟﾗﾝｸの式を発見した。ﾌﾟﾗﾝｸの式から導かれる黒体輻射ｽﾍﾟｸﾄﾙをﾌﾟﾗﾝｸ分布と呼ぶ。

ﾌﾟﾗﾝｸの式が正しく黒体輻射ｽﾍﾟｸﾄﾙを表す理由を調べていく中で、光のｴﾈﾙｷﾞｰは振動数に依存する最小単位hvの整数倍(n倍)の値しか取れないという制約が存在することが明らかになった。

ﾌﾟﾗﾝｸは、ｴﾈﾙｷﾞｰはある塊(量子)として受け渡しされると考えた(ｴﾈﾙｷﾞｰ量子仮説と呼ぶ)が、光自体が粒子のように振る舞うとまでは明言しなかった。

hはﾌﾟﾗﾝｸ定数と呼ばれる固有値(約6.626×10^-34J･s)である。物体と光の間のｴﾈﾙｷﾞｰの受け渡しは、このｴﾈﾙｷﾞｰの最小単位hvで行われる。可視光の振動数は10^15/sｵｰﾀﾞｰなので、hvは10^19Jｵｰﾀﾞｰとなり極めて小さく、当時の検出精度ではその小さな段差に実験的には気付くことはできなかった。

【ﾌﾟﾗﾝｸの立場】

後にｱｲﾝｼｭﾀｲﾝが光を粒子として考える光量子の概念(1905年)を導入する。これは黒体輻射のみならず光の一般的な性質としてE=nhvのように振る舞うという主張だ。実際に、光電効果という現象でも光をｴﾈﾙｷﾞｰ粒子として考えることで矛盾なく説明してみせた。ﾌﾟﾗﾝｸは量子論の扉を開いたものの、彼自身の理論を徹底して古い理論(光の波動説)との調和を目指すことに労力を注いでおり、ﾌﾟﾗﾝｸの考えを押し進めるｱｲﾝｼｭﾀｲﾝの光量子仮説(光はｴﾈﾙｷﾞｰを持った粒の集まり)を認めようとしなかった。

【古典的な波動説の欠点】

物質が光をｴﾈﾙｷﾞｰの塊(hv)として授受するという発想は、光の強度(数)と光のｴﾈﾙｷﾞｰ(→振動数)を峻別し、ｽﾍﾟｸﾄﾙ(振動数vs強度)の正しい見方ができるようになったと言える。古典的な波動説では、強度は波の波高(ｴﾈﾙｷﾞｰ)に対応していたが、振動数はｴﾈﾙｷﾞｰとの関係性は特に存在しなかった。従って、光の振動数の水準に関係なく、相互に自由に変換しうるｴﾈﾙｷﾞｰ的に対応な関係(状態)とみなされ、熱力学(もしくはﾆｭｰﾄﾝ力学)において成立するｴﾈﾙｷﾞｰ等分配則を誤った方法で適用してしまった。