浮力

プールで仰向けになったとき、目に見えない優しい手に体を支えられているような感覚を味わったことはありますか。空を見上げ、水の穏やかな動きに身を任せ、どうして沈まないのだろうと不思議に思ったことは。あるいは、湖に浮かぶ巨大な丸太や、何千トンもの鋼鉄でできた船が、なぜ海の底に沈まずに堂々と水面に浮かんでいられるのか、考えたことはあるでしょうか。それは、ある秘密の力のおかげです。水面の下から、あらゆるものを押し上げる、静かで強力な支えがあるのです。この力は、重力に逆らい、重いものでも軽々と浮かせてしまいます。古代の葦の船から現代の巨大な貨物船まで、すべてを支えてきたのはこの力です。私は、巨人を水面に浮かせておく秘密。湖の真ん中で仰向けになって雲を眺められる理由。私は浮力です。

何千年もの間、人々は私のことを理解せずに利用していました。彼らは本能的に、丸太を束ねていかだを作ったり、葦を編んで軽い船を作ったりして、川や海を渡っていました。彼らは私が存在することを知っていましたが、私の働きや、なぜ私が物を支えることができるのか、その本当の理由を知りませんでした。しかし、紀元前3世紀、古代ギリシャのシラクサという活気あふれる都市で、すべてが変わりました。そこに、アルキメデスという、歴史上最も偉大な頭脳を持つ一人の思想家が住んでいました。ある日、ヒエロ2世王がアルキメデスに難問を突きつけました。王は新しい金の王冠を作らせたのですが、それが純金でできているか、それとも銀などの安い金属が混ぜられていないか、王冠を傷つけずに調べてほしいというのです。アルキメデスは来る日も来る日もこの問題について考えましたが、答えは見つかりませんでした。ある日、考え事しながらお風呂に入ったとき、彼が湯船に入ると、水が縁からあふれ出しました。その瞬間、彼の頭に稲妻のようなひらめきが走りました。あふれ出た水の量は、湯船に沈んだ自分の体の体積と同じだということに気づいたのです。彼はあまりの興奮に、「エウレカ！」（見つけた！）と叫びながら裸で通りに飛び出したと伝えられています。彼はこの発見を王冠の問題に応用しました。同じ重さでも、純金の王冠と銀が混ざった王冠では体積が違うはずです。なぜなら、金は銀より密度が高いからです。彼は王冠を水に入れ、あふれ出た水の量を測りました。次に、王冠と同じ重さの純金の塊を水に入れ、同じようにあふれ出た水の量を測りました。すると、王冠の方があふれ出させた水の量が多かったのです。これは、王冠の体積が純金の塊よりも大きいこと、つまり、金より密度の低い金属が混ぜられていることを意味していました。こうして、私は「アルキメデスの原理」として知られるようになりました。それは、「流体中の物体が受ける上向きの力、つまり私が与える力は、その物体が押しのけた流体の重さに等しい」というものです。

アルキメデスの発見は、世界を永遠に変えました。彼の原理によって、技術者たちは、なぜ物が浮くのかを数学的に理解し、より大きく、より安全な船を設計するための道具を手に入れたのです。人々は、重い鋼鉄のような材料でも、船体と呼ばれる巨大で中が空洞の形にすれば、大量の水を押しのけることができると理解しました。その船が押しのけた水の重さが船自体の重さよりも大きければ、私は簡単に船を浮かせることができるのです。この知識のおかげで、私たちは海を越えて旅をし、世界中に物資を運ぶことができるようになりました。私の力はさらに驚くべき発明にもつながりました。それは潜水艦です。潜水艦は、私の力を巧みに操る達人です。彼らはバラストタンクと呼ばれる特別なタンクを持っていて、そこに水を取り込んで重くなることで潜水し、圧縮空気で水を押し出して軽くなることで浮上します。このようにして、彼らは海の奥深くを自由に探検できるのです。そして、私の働きは水の中だけにとどまりません。私は空気の中でも働いています。熱気球が空高く舞い上がるのも、温められた空気が周りの冷たい空気よりも軽くなるため、私がそれを押し上げているからです。

あなたは毎日、私の働きを目にしています。お風呂に浮かぶアヒルのゴム人形の単純な喜びの中にも、あなたをしっかりと抱きしめて安全を約束してくれる救命胴衣の中にも、私はいます。私は自然の基本的な力であり、正しい形と理解があれば、どんなに重いものでも持ち上げることができるということを思い出させてくれます。私は、水の中でも、空気の中でも、あなたの目に見えない友だち。いつでもあなたを支える準備ができています。