浮力

プールでビーチボールを水の中に押し込もうとしたとき、あの優しくて、でも譲らない力に押し返されたことはありますか？あるいは、水の上に仰向けになって、雲を見上げながら体がぷかぷかと軽くなるのを感じたことは？それが、私です。お風呂のアヒルのおもちゃが浮かんだり、巨大な鉄の船が沈まずに海を渡ったりするのを助けている、秘密の力です。何千年もの間、人々は私の力を感じていましたが、私の名前を知りませんでした。川を流れる丸太を見て、あんなに重いものがどうして固いベッドの上のように水に浮かんでいられるのだろうと不思議に思っていました。人々は簡単ないかだやボートを作り、私のルールを完全には理解していなくても、試行錯誤を繰り返しながら私と協力する方法を学びました。私は静かで、役に立つ謎であり、人々と水との関係における、いつもそばにいるパートナーでした。皆さんが重力という名前を知る前から、その引力を感じていたように、皆さんはいつも私の持ち上げる力を感じてきました。コルクが水面にぽっかりと戻ってくるのも、氷の山である氷山が海を漂うことができるのも、私のおかげです。私は水や、さらには空気が与えてくれる、上向きの抱擁なのです。私の名前は「浮力」。これからお話しするのは、有名なお風呂や巨大な船、そして空への旅の物語です。

私の名が歴史に初めて登場したのは、紀元前3世紀のことです。シチリア島のシラクサという街に住んでいた、アルキメデスという非常に賢い男性のおかげでした。物語によると、王様であるヒエロン2世には悩みがありました。彼は金細工職人に金の塊を渡して新しい王冠を作らせたのですが、そのずる賢い職人が安い銀を混ぜたのではないかと疑っていたのです。王様はアルキメデスに、王冠を傷つけずに純金であるかどうかを調べるよう頼みました。アルキメデスは何日もこの謎について頭を悩ませました。そして紀元前250年頃のある日の午後、彼が公衆浴場のお風呂に入ったとき、水位が上がり、お湯が浴槽の縁からあふれるのに気づきました。その瞬間、彼はすべてを理解したのです。あふれ出た水の量は、自分の体が占める空間の大きさに関係していることに気づきました。そして、自分が押しのけた水の重さと同じ力で、私が彼を押し上げていることにも気づいたのです。彼はあまりに興奮したため、浴槽から飛び出し、「エウレカ！」と叫びながら通りを駆け抜けたと言われています。これは「見つけたぞ！」という意味です。これが「アルキメデスの原理」として知られるようになり、私がどのように働くかのルールが初めて書き記された瞬間でした。彼はこの考えを使って王様の悩みを解決しました。王冠が押しのけた水の量と、同じ重さの純金の塊が押しのけた水の量を比べることで、金細工職人がごまかしたことを証明したのです。この発見は、ただ不正を働いた職人を捕まえるだけのものではありませんでした。世界を変えたのです。船大工たちは私の原理を使って、より大きく、より安全で、より効率的な船を設計できるようになりました。船体が大量の水を押しのけ、その押しのけられた水の重さが船自体の重さより大きい限り、私が船を支えられることを彼らは理解したのです。古代ギリシャの強力な三段櫂船から、15世紀から16世紀にかけて世界中を航海した探検家たちのキャラベル船まで、私を理解することが海を制覇する鍵だったのです。

でも、私は水の中だけで働くわけではありません。私はどんな流体の中でも働きます。それには、あなたの周りにある空気も含まれます。人々がこのことに気づくには、もう少し時間がかかりました。18世紀、フランスのモンゴルフィエ兄弟、ジョゼフ＝ミシェルとジャック＝エティエンヌは、火から出る煙が上に昇っていくことに気づきました。彼らは、その熱い空気を軽くて大きな袋に集めることができれば、私がそれを持ち上げられるかもしれないと考えました。1783年6月4日、彼らは熱気球の初めての公開実演を行いました。気球の中の空気は、熱せられると外の冷たい空気よりも軽くなり、密度が低くなりました。密度が低くなった空気を見た私は、力強い上向きの力でそれを押し上げ、気球全体を空へと持ち上げたのです。突然、人類は飛ぶことができるようになりました。私の仕事は、ただ物を持ち上げることだけではありません。流体の中での動きを制御することでもあります。潜水艦を考えてみてください。潜水艦は私と協力する達人です。潜るためには、バラストタンクと呼ばれる特別な容器を水で満たし、周りの水よりも重く、密度を高くして沈みます。浮上するためには、圧縮空気で水を押し出し、再び軽くして私が水面まで押し戻せるようにするのです。魚はこれを浮き袋という体内の器官で自然に行っています。今日、私はどこにでもいます。ボートであなたを安全に保つ救命胴衣の中に、大気圏高くで情報を集める気象観測気球の中に、そして広大な海を越えて物資を運び、私たちの世界をつなぐ貨物船の中に。私は物理学の基本的な力であり、探検と工学における静かなパートナーです。次に湖の上を滑るように進むボートを見たり、プールで体が驚くほど軽くなるのを感じたりしたら、私のことを思い出してください。私は浮力。あなたを持ち上げ、世界の海と空を切り開き、そして時には、最も偉大な発見は単純な水しぶきから始まることを思い出させるために、ここにいるのです。