ファラデー(左)とマックスウェル(右)

電場とは何か? 磁場とは何か? ファラデーとマクスウェルが挑んだ究極の問い

電磁気学なくして、相対性理論は生まれなかった!

自然界のすべての力を説明する究極の理論への第一歩、電気と磁気の統一はどのように成し遂げられたのか。

はじめに

物理学という学問の特徴は、実験と理論が研究方法として明確に分業化されており、この二つを車の両輪として発展してきたことにある。

分業化の結果、実験が事実を語る証拠を導き出し、理論がその解釈を下すという相互作用によって、物理学は諸科学の中でも際立って高い観客性、普遍性を手にしたのである。

こうした視点で歴史を眺めてみると、その典型、好例としてすぐに思い浮かぶのが、電磁気学の確立であろう。というのも、ニュートン力学と共に古典物理学の基盤を成すこの一大領域は、一九世紀、希代の一人の実験家と希代の一人の理論家の連係プレーを中心に体系化されたからである。

ここで、実験家とは真理を嗅ぎつける天賦の才を称えられたファラデー、そして理論家とは数学の練達の士として知られたマクスウェルである。

そこで、本書では一九世紀を代表する二人の科学者を主人公に据え、電磁気学を軸にしてこの時代、前線を一気に拡大していった物理学の歩みをたどってみようと思う。

ところで、ファラデーとマクスウェルは実験家と理論家という対照的な役割を担っただけでなく、そうなるに至った出自、生い立ち、学歴を見ても、ことごとく対照的な人生を送ったことがわかる。

ファラデーは貧しい鍛冶職人の家に生まれ、満足な学校教育を受けることもなく、一三歳でロンドンの製本屋に奉公に出されるという厳しい境遇に身を置いていた。それでも生来の旺盛な知的好奇心に駆られ独学をつづけ、幸運な偶然から、王立研究所の花形教授デイヴィーの助手に採用されたのを契機に、科学者としての道を歩み始めたのである。

したがって、数学を修得する機会に恵まれなかったファラデーであるが、そうしたハンディキャップを天性の実験センスで克服し、当時、まだまだ未開拓の段階にあった電磁気学や放電現象、光学、化学などの分野に数々の金字塔を打ち立てていった。

その意味で、ファラデーは高等教育を受けなかった最後の大科学者といえそうである。実際、ファラデーの論文には数学がまったく使われていない。