ξ
匸P コーヒーブレイク
経度への挑戦
Longitude,1995
The True Story of a Lone Genius Who Solved
the Greatest Scientific Problem of His Time
Dava Sobel 著 藤井留美 訳 角川文庫 2010.06.25
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
天文台は単なる星への好奇心で生れた分けではない。グリニッジ王立天文台
設立の目的は、経度を示す星の列を見つけ、航海術に役立てることにあった。
だが経度測定方法は予想を越える難問だった。
1714年、海上で経度を測定する方法の実現に向けて「経度法」が定められ、
経度誤差2分の1度以内を達成した者に一等賞金２万ポンドが懸けられた。
この賞金を得たのは意外にも天文学者ではなく、時計職人ジョン・ハリソン
(1693-1776)だった。彼の時計は経度測定法の求める精度を見事にクリアし、
しかも実用的で、やがて世界の海で活躍する船乗りたちの命綱となった。
アメリカの科学ジャーナリスト、デーヴァ・ソベルによる心温まる物語。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
1610年、ガリレオは自作の望遠鏡で木星を回る4個の衛星を観察し、ついに
天体の時計を発見した。木星の衛星の食は年に1000回起きる。これを観察すれば
どこにいても正確な時を知ることができる。ガリレオは海上での応用も工夫し
木星観察用のヘルメットまで作成したが、揺れる船の上では実用にならなかった。
1650年頃、地上の正確な地図が描かれるようになった。新しく描かれた地図を
見たルイ14世は、敵ではなく天文学者に領土を奪われたと嘆いたそうだ。
1668年、ドメニコ・カッシーニが当時としては最も正確な天体の運行表を
発表した。ルイ14世は彼を宮廷に招き、1667年に着工し1671年に完成したパリ
天文台の初代天文台長に任命した。1673年にはパリの市民権も与えている。
彼は1676年、デンマークのティコ・ブラーエの天文台跡に人を派遣して、
パリ天文台と、同時に２カ所で、木星の食を観測し、両地点の経度と緯度を確定
することに成功した。この観測では驚くべき副産物も得られている。
木星の食は地球と木星が近い時には予想より早く起き、遠い時には逆に遅く
なった。この現象から、デンマークのローエ・レーメルは光が宇宙を進む距離に
よって変化するせいだと思い、測定を行なった結果、光には速度があり、その
速さは秒速30万kmより僅かに短いことを初めて突き止めた。
フランスに遅れること4年、イギリスでも天文台を作ることになった。
チャールズ２世が初代天文台長ジョン・フラムスティード(1646-1719）に
与えた任務は「天体の運行表および恒星の位置表の整備に全霊を傾け、航海術
完成のために待ち望まれている海上での経度測定法を見出すこと」であった。
グリニッジの王立天文台は1675年7月に着工され翌年10月にほぼ完成した。
17世紀末、イギリスと西インド諸島を往復する船は300隻にもなっていた。
経度が分からず外洋をさまよってしまうと、船乗りたちが壊血病で亡くなる
危険性が高まる。1753年になって高級船員ほど罹患しないことから、この病の
原因がビタミンC不足によるものと分かり、塩漬けキャベツの摂取で対策は
できるようになったが、肝心の経度測定法はずっと未解決のままだった。
1699年、ストックトンで教区牧師をしていた70歳のサミュエル・フィラーが
夜空に経線を引く方法を思いついた。地平線と天頂を結ぶ特徴的な星の列を
見つけ、星の列が1時間に1本とすれば、24本の星を散りばめた列を揃えれば
天空の経線図が完成する。当時の基準線はカナリア諸島だったので、その上空を
どの線がいつ通過するかを示すタイムテーブルを作れば「天空暦」が出来る。
この夜空の経線図は良いアイデアだが、いかんせん星の情報が不足していた。
世界中の天文台が持つデータを総動員しても、星の列で経線を描く分量には
ほど遠く、議論は堂々めぐりするだけだった。
そんな矢先、経度測定への要望がピークに達する不幸な海難事故が起きた。
1707年にシリー諸島で4隻のイギリス戦艦が座礁し、2000人が命を落とすと
いう大惨事が起きたのだ。
商人と船乗りの委員会は、経度測定に対する国家の無策を追及し、連名で
請願書を議会に提出し、この問題の解決に取り組んでほしいと訴えた。
こうして1714年に議会内に経度委員会が設置され、委員たちは、著名な学者
ニュートンにアドバイスを求めることになった。
ニュートンは現在ある測定法はいずれも理論的には正しいが「実行は困難」
だと応えた。その上で「正確な時計を使うという方法もある」としながらも
「しかし船の揺れ、暑さ寒さや湿度の変化、経度が異なる場所での重力差と
いった理由から、そのような時計はいままで作られたことはないし、これからも
出現する可能性は低い」と否定的な見解を付け加えた。
彼の本音は、天文学の知識を総動員して、万有引力に導かれた月と星と太陽の
運行距離を観測する「月距法」の確立にあったようだ。
かくして難問解決に向けて「経度法」が定められ、賞金も用意された。
一等賞は、経度誤差が2分の1度以内の精度で経度を測定する方法に対して
2万ポンド(国王の身代金の半分）であった。現在の数百万ドルに相当する。
経度法が制定されてからというもの、箸にも棒にもかからない荒唐無稽な
アイデアが次々に登場した。いつしか「経度を発見する」というのは不可能と
同義語になったほどだった。若きハリソンも噂を耳にしていたに違いない。
経度誤差2分の1度以内を時間に換算すると、1日に3秒以内の誤差になる。
海上用の時計はジェレミー・サッカーの造語で、クロノメーターと呼ばれる。
1714年、サッカーは時計本体を真空のガラス容器に入れる構想を提案した。
まだ不完全な処は温度変化に弱いことだった。温度別の調製率を、予め計測
して用意し、たえず外気温を測りながら補正計算をしてやる必要があった。
しかも理想的な環境でも１日に6秒は狂う。それでも以前の時計が１日に
15分もずれていたのに比べると、かなりな前進といえるものだった。
天空の時計の完成を願っていたニュートンのいらだちは募った。天文学者の
努力に期待しつつ、1727年ニュートンはこの世を去った。
ハリソンは1693年にイギリスのヨークシャー州フォルビーで生れた。
大工の家庭で育ち、独学で物理や機械工学を学んだ。
1713年に完成させた最初の振り子時計は、ほぼすべての部品が木製だった。
オークの歯車とツゲの軸が、僅かに使われた真鍮と鋼の部品に接続して動く。
1720年頃、ブロックルズビーで厩の塔に設置する時計の製造を依頼された。
1722年に完成したこの時計も、ほとんどが木製だった。機構部分に熱帯産の
ユソウボクという木を使い、自然に油がしみ出るので注油せず、潤滑油なしで
動くようになっている。湿度の高い環境で長く稼働させるために、錆の出る
鉄や鋼を使わず、どうしても金属が必要な部分は真鍮を使った。
この時計は270年後の今も休まず時を刻み続けている。
こうした潤滑油なしのアイデアが後に(H-1）で活かされることになる。
1725年から27年にかけてハリソンは11歳年下の弟とグランドファーザー・
クロックを２個完成させた。正確さを期すために「グリッドアイアン振り子
（すのこ形振り子」と「グラスホッパー」の２つの新しい仕掛けをほどこした。
前者は、金属の温度収縮を打ち消し合う機構だ。種類の違う金属をすのこ形に
組み合わせ、互いの伸び縮みで温度変化が帳消しになるように工夫されている。
後者は独特の動きをする脱進機であった。従来の歯車の脱進機は摩擦に弱く、
潤滑油が必要だった。彼は歯車の回転ペースを保つストッパー部品の先端が、
バッタの後ろ足のように跳ねて離れ、潤滑油なしで動く機構を開発した。
ハリソン兄弟は、新機構を採用したこの時計と星の動きを比較して正確さを
調べてみた。手製の天体追跡装置を使い、目印の星を観測すると毎日5分56秒
ずつ早く出現した。地球の自転速度に限りなく近い値だ。
深夜のテストを繰り返すこと1カ月、ハリソン兄弟の時計は結局1秒しか狂わ
なかった。経度法の賞金獲得はもう目の前にあった。
残る課題は、荒れる海上でも使える、振り子に代わる機構の開発だった。
4年後の1730年の夏、振り子をシーソーのようなスプリングに置き換える
ことに成功したハリソンは、ロンドンへと向かった。
時の王立天文台2代館長エドモンド・ハレー(1656-1742）は、ハリソンを丁重に
迎え入れ、船舶時計に関する彼のアイデアに熱心に耳を傾けてくれた。
頭の固い学者連中の拒絶反応は目に見えていたので、ハレーは有名な時計
製作者ジョージ・グラハムを紹介し、彼の評価を受けるようアドバイスした。
正直者のグラハムもまた１日でハリソンの理解者となった。夕食をご馳走し、
今後の開発のために、気前よく無利子で大金を貸し与え、励ましてくれた。
1735年、5年の歳月をかけてハリソンは初の船舶時計(H-1)を完成させた。
(H-1)は、重さ34kgで、当初は縦、横、高さが1.2mのガラスキャビネットに
納められていた。グラハムはこの時計を絶賛し、早速海軍宛に推薦状を書いて
くれたが、海軍の腰は重く、ようやく1年後に実験指示を出してくれた。
1736年5月14日、(H-1)はセンチュリオン号に積み込まれ１週間後リスボンに
到着した。船長のプロクターもハリソンに感謝する手紙を残してくれたが、
不幸にも入港直後に航海日誌を書き上げないまま急死した。
(H-1)とハリソンは4日後、ウィルズ船長のオアフォード号で帰路についた。
帰りは悪天候で１カ月も掛かったが、(H-1)は逆にその威力を発揮し、到着
地点が予測より西に100kmもずれていることを正確に知らせた。
いたく感銘したウィルズ船長は6月24日に供述調書を認め経度評議委員会に
提出してくれた。
1736年6月30日、初の経度評議委員会が開かれた。評議員は申し分なかった。
彼らがハリソンの説明に納得すれば、あとは本番の実験航海に臨むだけだ。
ハレー博士を始め、海軍卿や、ブラッドリー博士など居並ぶ学者たちが耳を
傾けるその席で、あにはからんやハリソンは(H-1)の弱点を指摘しはじめた。
そしてあらたに(H-2)を用意するのでそれまで西インド諸島への実験航海を
待って欲しいと申し出た。評議員たちは延期を了承せざるを得なかった。
1741年1月、待望の(H-2)が出来上がった。真鍮製で重さ39kgというずっしり
した装置で少しだが小型化には成功していた。気温変化を補正する機構も追加
され正確さにはさらに磨きがかかっていた。
全くの偶然だが同じ1741年の3月7日、あのセンチュリオン号が最悪の事態に
直面していた。南米ホーン峰の先端近くで嵐に会い、ようやくチリ沖まで辿り
ついたが断崖絶壁ばかりで上陸できず、さらに沖に出てから航路を誤った。
右往左往している間に予定を遥かに過ぎ、ようやく6月9日に港に着いた時は
500人いた乗員の半数が壊血病で死亡していた。
(H-2)は2年にわたる数々のテストに合格し王立協会は「経度を測定するに
充分である」と絶賛したが、ハリソンはまたしても彼自身が定めた目標に到達
していない(H-2)には不満たらたらで、「珍奇な三番目の機械」の製作に挑戦
すると言って、賞金を受け取ろうとしなかった。
彼は長い沈黙を続け、ひたすら船舶時計の開発に没頭した。この間に新しい
減磨装置で、今も現役の技術−ケージに入れたボールベアリング−を考案して
いるが、(H-3）開発は難行し、その完成には19年の歳月を要した。
1740年、ハレーは83歳になっていた。自分の後任にジェームズ・ブラッドリー
(1693-1762）を指名したが、国王ジョージ2世はこれを認めようとしなかった。
2年後にハレーは亡くなり、ハリソンに不幸な時代がやってきた。
1742年に就任した3代ブラッドリーは、ハレーとは違って天文学以外の方法に
興味を示さず、航海術の完成を第一の責務として月距法に情熱を傾けた。
まだ完成途上だったが、経度評議委員会の海軍関係者と天文学者は、海や空で
自分たちが実地に経験を積んできた成果として、この方法を全面的に支持した。
国境を越えた大事業に関わってきた多くの人々の努力が実を結び、1750年代も
後半に入る頃には、ようやく月距法実現の見通しが立ってきた。
1759年、こんな流れに逆らうようにハリソンが手のひらに乗る宝石のような
会心作(H-4)を登場させた。まるで手品のようで、直径13cm弱、重さ1.4kgの船舶
時計だった。時計職人のジョン・ジェフリーズが、1753年にハリソンのために
作ってやった懐中時計に大きな刺激を受け、新たに考案されたものだった。
月距法を使った船上での位置計算には4時間を要したが、ハリソンの時計は
経度測定のための複雑な作業をすべて機械が肩代わりしていた。数学や天文学を
知らなくても、また経験がなくてもすぐに使えた。出航時に港で設定した時刻と
現在地点の時刻の「時差」を見れば、誰でも移動した経度が分かるからだ。
だが高い理想で完成された(H-4)を待っていたのは、称賛の嵐ではなく不快な
試練の数々であった。簡単に使える(H-4)は、天文学者の既得権益に反旗を翻す
ものであり、返って、ちゃちでいいかげんなものに映った。
それでも息子のウィリアムは(H-4)を携えて、1762年と1764年、2度の航海
実験をこなし、経度法の要求条件を3倍も上回る成績を示した。
経度評議委員会はついに1764年秋、賞金の半分1万ポンドをハリソン親子に出す
ことを決めた。しかし偶然の成果と疑う委員会は、同時に時計製作技術の全情報
公開と再現性を新たな受賞条件として付け加えてきた。
1765年、4代ネビル・マスケリン(1732-1811）が就任した。彼は月距法の改善に
打ち込む内にこの方法にのめり込み、52歳まで結婚もせず、正確な観測と慎重な
計算に全人生を費やし「航海暦と天体暦」を1766年から死ぬまで発行し続けた。
彼にとってハリソンの時計は目障りで、月距法の補完用具でしかなかった。
(H-4)は宿敵マスケリンが指揮する王立天文台に移され、10カ月にわたる連続
試験を受けたが、悪意のある実験で、良いデータは得られなかった。
さらに彼は1765年春、経度法を改正しハリソンを名指しで妨害し、8月には
反対陣営の技術者を集め、ハリソンが作った時計の設計図の公開と、ハリソン
自らが分解して組み立て直し、その過程をすべて見せることまで強要した。
1766年4月、彼は裁判所の押収令状を取り、ハリソンの手元にあった3世代の
船舶時計(H-1)、(H-2)、(H-3)と、すべて設計図を没収し、王立天文台の倉庫に
持ち去り封印した。国家財産による製造物だからという理由だった。
(H-4)は試験終了後も返還されず、ハリソンの手元には設計図もなかった。
1770年、失意のどん底で衰えた視力に悩みながらも、彼は記憶と僅かな資料を
もとに(H-4)を複製し、より簡素な(H-5)を作りあげた。そしてこれまでの経緯を
述べ、(H-5)の実験を短くして欲しいと国王ジョージ3世に嘆願書を提出した。
国王はハリソンに深く同情し「この者たちはなんと残酷な仕打ちを受けてきた
のか」とつぶやき「ハリソンよ、神の名においてそなたたちを救う」と明言した
という。国王は約束を果たした。
1772年5月から7月までの10週間に渡る実験で、(H-5)は1日にわずか0.3秒しか
狂わないことが証明された。ハリソンは1773年6月ようやく残る賞金を受取れた。
海軍の船長たちは外洋航海に命を懸けていた。天文学者の自己満足のような
研究成果を待っている分けにはいかない。
ジェームズ・クック(1728-1779)船長も実用性を重んじ、一流の時計技術者
ケンドールが(H-4)を見ながら作った複製時計(K-1)を使用した。
彼は1766年から1779年まで、3度も世界を巡る航海を行い、ハワイ諸島を
発見している。1775年、2度目の航海から帰ったクック船長は、時計を使った
経度測定法を手放しで誉めたたえた。老いたハリソンの心は少し和んだ。
ハリソンは1776年、船舶時計の栄光を見届けることなく世を去った。
1831年ビーグル号は世界各地の経度を確定するためにポーツマスを出航した。
ビーグル号には経度測定のため、22個のクロノメーターが積まれていた。
ダーウィンが書いた航海日誌で有名になった、あの船だ。
1860年、英国海軍は200隻を下らない船舶で、800個近くのクロノメーターを
保有していた。七つの海でハリソンの時計たちは船乗りを守り続けた。
王立天文台に放置されたハリソンの時計は、ほこりと緑青にまみれていた。
1920年、これを見たグールド海軍少佐は心を痛め自ら修復役を買って出た。
(H-4)から修復を手掛け、(H-3)には7年の期間をついやし、長い歳月をかけて
一銭の報酬もないまま、気の遠くなるような修復の仕事をやり遂げた。
1933年2月1日午後4時ころ全修理が終わり、五分後、(H-1)が動き出した。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
ハリソンの時計たちは165年の眠りから目覚め、今も時を刻んでいる。
