クエリ: 1851年にパリの霊廟・パンテオンで、地球の自転を証明するための振り子の実験を行った、フランスの物理学者は誰?
文章: フーコーの振り子 フーコーの振り子(フーコーのふりこ、仏: Pendule de Foucault、英: Foucault pendulum)は、地球の自転現象を示す演示実験である。自転運動する物体上で、長い弦をもつ周期の長い振り子を長時間振動させると、次第に振動面が変化することが観察できる。1851年、フランスのレオン・フーコーが考案し、パリのパンテオンで公開実験を行った。
文章: エルンスト・フォン・レボイル・パシュウィツ 1885年、カールスルーエ工科大学の助手として働いていたとき、カール・フリードリッヒ・ツェルナーの振り子に興味を持った。1886年、カールスルーエの天文台で天体の影響による測鉛線の振動を測定することを目的に水平振り子の設置を始めた。しかし、その振り子は水平方向の加速度にも感度が高いように見えた。 地面の運動を印画紙に連続的に記録した最初の人物である。1886年から1895年の間に3つの振り子モデルを開発した。3つの製造業者と協力した(1886年にFecker振り子、1888年にRepsold振り子、1894年にStckrath two-component model)。 振り子の1つをポツダムに2つ目の振り子を北海近くのヴィルヘルムスハーフェンに設置した。振り子は想定される太陰潮汐による地面の水平運動を測定するように設計された。1889年4月17日、日本の東京近くで強い地震が起こったときに両方の計器の垂直軸で非常に強いふれを記録した。この衝撃が東京で記録されてから64分後にポツダムとヴィルヘルムスハーフェンの計器で乱れを観測した。これは地震波が地球内部を通ってその5000マイル以上の距離を1秒間に1マイル以上の平均速度で進んだことを意味している。レボイル・パシュウィツは地球内部を通過した地震の震動を検出した最初の人物となった。局所的な地震の揺れはそれより前に数度記録されていたが、遠く離れた地震の波が記録されたのはこれが初であった。強い地震が遠く離れた場所で記録できるという認識は地震学と地球内部の物理学の分野における現代の到来を後押しした。 文章: シモーヌ・ヴェイユ (哲学者) シモーヌ・ヴェイユ(ヴェーユ、Simone Weil, 1909年2月3日 - 1943年8月24日)は、フランスの哲学者である。父はユダヤ系の医師で、数学者のアンドレ・ヴェイユは兄である。ヴェイユは第二次世界大戦中に英国アシュフォード(ケント)でほぼ無名のまま客死した(享年34)。戦後、知人に託されていたノート(カイエ)を編集した箴言集『重力と恩寵』が出版され、ベストセラーとなった。その後もあちこちに残されていた膨大な原稿・手紙・ノート類を、知人やヴェイユの思想に感銘を受けたカミュが編集・出版するにつれてその深い思索への評価は高まり、多言語で翻訳されるようになった。遺稿は政治思想、歴史論、神学思想、労働哲学、人生論、詩、未完の戯曲、日記、手紙など多岐に渡る。 文章: シェハリオンの実験 シェハリオンの実験とはネヴィル・マスケリンにより1774年に実施された地球の平均密度の計測を目的とした実験である。王立協会からの研究費を得て同年夏、スコットランド・(旧)パースシャイアにあるシェハリオン山 (en) を含む山岳地帯で実施された。本実験は、振り子 (本来は振らさずに静止させる「下げ振り」であるが以下では「振り子」と表現する) における、近傍にある山の引力に起因する、真の鉛直方向からの微小な変位角を計測するものである。シェハリオン山は、複数の選定候補の山の中で、その孤立性・ほぼ対称な形状など、理想的な実験立地にあると考えられていた。 本実験計画はかつてアイザック・ニュートンによってニュートンの万有引力の法則の実証的実験として王立協会へ申請がされるも、棄却されていたものである。その後、王立協会の科学者チーム、特に王室天文官であったネヴィル・マスケリンは本実験の計測可能性を見いだし、実験計画を引き継ぐこととした。振り子の変位角は、地球と山の相対密度と相対体積によって決定される。すなわち、もしシェハリオン山の密度と体積が分かれば、地球の密度も分かることとなる。さらに地球の密度が既知となれば、相対比のみが既知であった地球の他の天体すなわちその衛星である月や太陽の密度も近似的に知ることが期待された。また実験の副産物として地図測量に対してシェハリオン山の等高線を提供し、その調査を簡易化することができた。 文章: フーコーの振り子 振り子を長時間振動させつづけると、その振動面が少しずつ回転する。例えば、北極点の真上に振り子を置いて振動させると、振り子は一定方向に振動を続けるが、振動面は24時間で地球の自転方向とは逆向きに360度回転する。これは振り子の振動面が支点を通る鉛直軸まわりの回転から影響を受けないために起こる。振り子の錘は外力を受けなければ、いつまでも直線運動を続ける。これは慣性の法則から明らかである。一方、振り子の錘は支点に向かって力を受けているが、これは振動面の面内に働く力であり振動面を変える効果はない。 振動面の変化は、振り子上面からみて北半球の場合は右回り、南半球では左回りとなる。赤道上においては振動面の回転は発生しない。緯度 θ {\displaystyle \theta } において、フーコーの振り子の振動面の回転は1日あたり 360 sin θ {\displaystyle 360^{\circ }\sin \theta } 、1時間あたり 15 sin θ {\displaystyle 15^{\circ }\sin \theta } となる(参照:#フーコーの正弦則)。この関係から逆算して、建物の中で振り子を振動させて、振動面の回転速度を観測すると、振り子のある地点の緯度と北半球か南半球かがわかる。 一般にフーコーの振り子の振動面の回転を理解することは難しい。特に中緯度における振動面の回転現象の説明は困難である。例えば古生物学者で作家のスティーヴン・ジェイ・グールドはニューヨーク・タイムズへのインタビューに「(アメリカ国内に数多く展示されている)フーコーの振り子について、私はそれがどのような理屈なのか理解できていないし、ほとんどの訪問者も同じだと思う」と述べている。 文章: ジャック・カッシーニ 1713年からフランスを南北に縦断するダンケルクと、ペルピニャン間と東西に横断する測量を行い、その結果を『地球の大きさと形状』(De la grandeur et de la figure de la terre、1720年)として発表した。測量結果と、当時支持者のあったデカルトの渦動説(星や惑星の自転や公転を流体の接触力から説明する説)からカッシーニは地球が南北に長い回転楕円体(長球)であるとした。ブーゲーら、ニュートンの理論から予想される南北に扁平な回転楕円体(扁球)であるとする人々と論争となり、後に1735年、科学アカデミーによってラップランド(トルネ谷)とペルーへ測量遠征隊が派遣され、実際に子午線弧長の測量が行われることになり、ニュートンの理論の正しいことが証明されることになった。 文章: ピエール・プティ (物理学者) パリに出たプティは、マラン・メルセンヌを中心とする学者達の集まりに加わり、エティエンヌ・パスカル、ブレーズ・パスカル、ルネ・デカルト、ピエール・ド・フェルマーらと親交があった。プティは、デカルトの哲学に強く共鳴し、一方デカルトは、プティの数学・天文学における才能を高く評価している。 科学者としてのプティの仕事は、多岐にわたっている。1646年からパスカル父子と共同で、トリチェリの真空実験の再現実験を行ってその真実性を確認し、新たに追試も実施した。また、フランス有数の天文機器の収集家で、自身でも装置を製作しており、特に星の視直径を正確に測定するマイクロメータの発明は、ジョヴァンニ・カッシーニによる惑星の自転の発見にも一役買った。自身の研究としては、日食・月食の観測や予報、彗星の観測などを行い、論文に発表した。 プティはまた、王立協会で設立当時から幹事を務め、1667年4月4日には外国人初の王立協会フェローの一人に選ばれている。 文章: フーコーの振り子 クレインの設計したフーコーの振り子の弦の長さは70cm。地球の自転による振り子の振動面の回転の誤差は2%以内。クレインは自身の設計したフーコーの振り子を時計として自宅とオフィスの2ヶ所で使用し、約10年間の連続稼働を行った。 クレインはさらに、同様の改良によって弦の長さが15cm(5.9インチ)でもフーコーの振り子として動作したと報告している。 和歌山県立粉河高等学校の教諭であった生地富雄により、弦の長さ:76cm、錘の質量:150gの小型の振り子での試作実験が、1963年に報告されている。楕円運動の対策としてシャロン環を使用。振動の減衰対策として振り子の支点の直下に電磁石を置いて、錘を電磁石で吸引する方法をとった。振幅9cmで実験したところフーコーの正弦則から求めた理論値に対して誤差5.3%以内の結果が得られたと報告している。この研究に対して日本学生科学賞地学クラブ総理大臣賞が送られている。 文章: 近世における世界の一体化 科学革命とは歴史学者ハーバート・バターフィールドが1949年に提唱した時代名称で、ニコラウス・コペルニクス(ポーランド、16世紀)、ヨハネス・ケプラー(ドイツ)、ガリレオ・ガリレイ(イタリア)、アイザック・ニュートン(イングランド)らによる科学上の発見と、科学哲学上の変化のことである。これは主として17世紀に生じた大変革だった。この時期に起きた科学認識の変化はまず、宇宙観にあった。それ以前の天動説が否定され、地動説が唱えられた。地動説は、単に惑星位置の計算方法の変更にとどまらず、大きなパラダイムの変革だった。ニュートンは若くして微分積分学と光学、万有引力などの諸法則・定理を発見した。 誰にでも検証可能な方法によって自説の正しさを証明するという方法が採られはじめたのもまた、この時代からだった。それ以前は哲学的真理の追究が中心であり、科学的証明はあまり重要視されてこなかった。ガリレイは球を転がし、振り子を往復させ、誰でも同じ実験を再現できることを示すことによって自説を証明した。ケプラーはルドルフ星表を作り、天動説よりも地動説のほうが、より精密に惑星の運行を計算できることを明示した。これらの手法は哲学にも大きな影響を与えた。 フランシス・ベーコン、ジョン・ロックなどのイギリス経験論、ルネ・デカルト、ブレーズ・パスカルなどの大陸合理論があらわれ、近代哲学がはじまったのも17世紀だった。 文章: 地球 そして1539年、ニコラウス・コペルニクスが『天体の回転について』を発表して地動説を唱えると、ヨハネス・ケプラーやガリレオ・ガリレイが理論を補完し、地球は宇宙の中心の座を太陽に譲り渡し、惑星のひとつと認識されるようになった。 次に疑問となったのは、地球が真球か否かという点だった。ルネ・デカルトやジョヴァンニ・カッシーニは南北に縦長な球(長球)との立場を取ったが、アイザック・ニュートンは、振り子時計をパリから赤道付近へ持ってゆくと遅くなるというジャン・リシェによる報告から推測し、地球は南北方向がややつぶれた楕円球(扁球)だと考えた。この問題はジョヴァンニの子息ジャック・カッシーニ(縦長派)とピエール・ルイ・モーペルテュイ(横長派)がアカデミー・デ・シアンスを舞台にした論争の主題となり、ルイ15世の指示で実測が行われることになった。1736年から10年間をかけた観測では、ラップランド(トルネ谷)の緯度差1度当たりの子午線弧長がペルーよりも約1km長いことが判明し、地球は南北側が短いことが明らかとなった。論争に敗れたジャックだが、後に孫の代まで続いた子午線の測定は地球の周長を知らしめ、メートル法制定に寄与した。 19世紀には新しい元素の発見が相次ぎ、さらに光から元素を推定できる分光器が発明された。太陽光の分光から太陽には未知の元素「ヘリウム」がある可能性が示唆されていたが、1895年にウィリアム・ラムゼーがウラン鉱石から新しい元素を発見し、これがヘリウムであると同定した。この結論は、アリストテレス以来の第五元素(エーテル)説を葬り去り、地球も太陽も同じ物質から作られているということを証明した。20世紀初頭にアルフレート・ヴェーゲナーが提唱した大陸移動説では、なぜその運動が起こるかを説明できなかった。しかし第二次世界大戦で発達した音波を使用する技術を用いた海底地形の調査を通じて大西洋の中央海嶺が発見され、さらにそこから両側に海洋底が広がっていることが判明した。この発見を皮切りに様々な証拠が集められ、重力計測による大陸地殻と海洋地殻の存在、地震波計測による核とマントルの存在が明らかとなり、1960年代中ごろにマントル対流と地殻のさまざまな運動が理論的に構築され、プレートテクトニクスの概念が生まれた。これは1980年代頃までには大枠が出来上がり、さらに地震波トモグラフィーによるマントル構造の解析(マントルトモグラフィー)や対流状況とプレートの関連を解析(プルームテクトニクス)などへ研究段階は発展した。 文章: ジョルジュ・ルメートル 1934年3月17日、ベルギー国王レオポルド3世からベルギー科学界最高の栄誉であるフランキ賞を受賞した。提案者はアルベルト・アインシュタイン、シャルル・ド・ラ・ヴァレー・プーサン、Alexandre de Hemptinne で、賞の国際審査員はエディントン、ポール・ランジュバン、テオフィル・ド・ドンデであった。1936年にはジュール・ジャンサン賞を受賞。1950年にはベルギー政府から、1933年から1942年までの10年間で最も優れた応用科学者に贈られる賞も受賞している。1936年にはローマ教皇庁立科学アカデミー (Pontifical Academy of Sciences) の会員に選出された。彼はここで精力的に活動し、1960年3月に議長に就任、以後死去するまでその職にあった。1960年には司教にも任命された。1941年、ベルギー王立科学芸術アカデミーの会員に選出された。 文章: ベルナール・ブリュンヌ アントワーヌ・ジョセフ・ベルナール・ブリュンヌは、フランスの地球物理学者。姓はブルン、ブルーン、ブリュヌ、ブリューヌ、ブルンヌなどとも表記される。 鮮新世の火山岩とその直下の粘土層から検出された残留磁気の向きが地磁気の向きとほとんど正反対であることを発見、地球磁場が逆転したに違いないと結論づける論文を1906年に発表した。 地磁気研究に先駆的貢献をしたと評価され、地磁気逆転の歴史において、77万年前に起きた最後の逆転(松山‐ブリュンヌ逆転)から現在までの期間をブリュンヌ期(ブリュンヌ正磁極期)とよぶこととされている。 文章: 科学革命 誰にでも再現可能な方法、すなわち実験や観察によって自説の正しさを証明するという方法が採用されはじめたのもまた、この時代からであった。それ以前は、経験知を軽視して純論理的な哲学的真理が追究され、科学的な証明方法は充分に確立されていなかった。ガリレイは、その著作のなかで実際に球を転がし、振り子を往復させた結果を記述し、読者に再現可能な実験の方法と結果を提示することによって自説の正しさを証明した。また、ケプラーはルドルフ星表を作り、天動説よりも地動説の方が、より精密に惑星の運行を計算できることを明示した。これらの手法は哲学にも大きな影響を与え、科学哲学の成立を促した。 バターフィールドは、『近代科学の誕生』のなかで「この革命(科学革命)は近代世界と近代精神の真の生みの親として大きく浮かび上がってきた」と述べ、科学革命の意義と歴史的重要性を説いたのである。 バターフィールドの説が発表されると、それをめぐる議論が起こった。近代科学の成立を新しい時代の画期とすることに賛同しない立場からの意見は、「科学革命」の意義は認めるが、「科学革命」の歴史全体への評価は受け入れられないというものが多かった。そのため、後述のトマス・クーンによる「科学革命」と区別する際、日本語では「バターフィールドの科学革命」という表記ではなく、「17世紀科学革命」と表記されることが多い。 文章: 星界の報告 これらの観察記録に基づいて、地動説を提唱することになる。一部には証明できない内容も含まれていたが、フーコーの振り子による実験や光行差の観測をはじめとして、現在では地球潮汐の観測によって、証明された。 なお、慣性の法則や運動の法則なども実験的方法で発見しており、ガリレオ・ガリレイの記述にあるアリストテレス的な世界観の持ち主とは違う。実証を重んじる、現在の科学的方法論を実践した最初の近代的科学者といってもよい。 文章: フーコーの振り子 アレは1959年、振り子の支点が平面に加えて弦の回転方向についても自由度を持つ3自由度の振り子である「パラコニカル振り子(英語版)」を使った実験を行った。1959年10月2日の日食においても、アレは振動面の回転異常を観察した。 1999年8月11日の日食はヨーロッパを横断する皆既日食であったが、NASAマーシャル宇宙飛行センターのD.NoeverとR.Koczorを中心に「アレ効果」を世界各地で観察を行った。アメリカ合衆国、オーストリア、ドイツなど7ヵ国でフーコーの振り子および重力計を使って測定が行われた。この観測の結果では、通常とは異なるデータが観測された所もあるが、何らかの測定誤差の範囲を出ないと否定的な結論となった。このレポートについてモーリス・アレは、「実験時間が短い」などの反論を行っている。 文章: 垂揺球儀 16世紀後半にガリレオ・ガリレイによって「振り子の等時性」の法則が発見された。オランダの物理学者クリスティアーン・ホイヘンスはこの法則を利用して、1656年に振り子時計を発明した。その後もヨーロッパでは振り子時計の改良が続いた。一方、その当時の日本では西洋の技術は伝わりにくかった。そのため、天体観測で時刻を知る必要があるときは、振り子時計ではなく、百刻環と呼ばれる日時計や、漏刻(水時計)などを使っていた。1720年(享保5年)には洋書の輸入が一部解禁されたが、振り子時計の技術がすぐに伝わることはなかった。日本に振り子時計を伝えたのは、1748年(寛政元年)に持ち込まれた書物『霊台儀象志』である。この書はベルギー出身で清在住の南懐仁(フェルディナント・フェルビースト)が1674年に漢文で書いたものである。