マクデブルクの半球

「自然は真空を嫌う」。古代のアリストテレス以来、ヨーロッパの学者の多くは、何もない空間は自然界にありえないと考えてきた。ポンプが井戸の水を吸い上げられるのも、真空ができそうになると自然がそれを埋めようとするからだと説明された。17世紀になると、この考えは揺らぎ始める。1643年、イタリアのトリチェリは水銀を満たしたガラス管を逆さに立てて、管の上に何もない空間を作った（空気の重さを量る）。フランスのブレーズ・パスカルは、山の上と麓で水銀柱の高さが違うことを確かめさせ、管の中の水銀を支えているのは空気の重さだと論じた。

オットー・ゲーリケは1602年、ドイツ中部のエルベ川沿いの町マクデブルクの有力な市民の家に生まれた。ライプツィヒやライデンなどの大学で法律や数学、築城の技術を学び、1626年から市の参事会に加わった。三十年戦争のさなかの1631年5月、マクデブルクは皇帝側の軍に攻め落とされ、住民の大半が殺され、町の大部分が焼けた。この戦争で最悪の惨事とされる略奪を、ゲーリケは町を逃れて生き延び、戻ってから技術者として再建に加わった。1646年からは30年あまり市長を務め、町の利益を守るために各地の宮廷へ外交の旅を重ねた。1648年の講和（ウェストファリア条約）の交渉にも町の代表として出ている。

ゲーリケは外交のかたわら、真空の研究に打ち込んだ。初めは消防用のポンプで木の樽から水を抜いて真空を作ろうとしたが、木の隙間から空気が入り込んでしまう。1647年ごろからは空気そのものを抜く方式に切り替え、1650年ごろ、ピストンと弁を組み合わせた最初の空気ポンプを作り上げた。容器から空気を抜くと、中のろうそくの火は消え、鈴の音は聞こえなくなった。それでいて、中の様子は見える。音を伝えるには空気が要るが、光には要らないのである。

1654年、ゲーリケは帝国議会が開かれていたレーゲンスブルクで、皇帝フェルディナント3世や諸侯の前でこれらの実験を披露した。外交の場で町の市長が見せる、驚きの出し物でもあった。空気を抜いた容器が外から押しつぶされる実験、何人もの男が引いても抜けないピストンなどが見せられたとみられる。よく語られるのは、直径50センチほどの二つの銅の半球を合わせて中の空気を抜き、両側から馬に引かせても離れなかった、という場面である。一説にはこのとき30頭の馬が使われたとされる。ただしゲーリケ自身の手紙などをたどると、馬を使った半球の実験がはっきり確かめられるのは1656年から57年にかけてマクデブルクで行ったものが最初で、ゲーリケは12頭の馬で試したと書いている。レーゲンスブルクで馬が半球を引いたかどうかは確かではない。1663年にはベルリンでブランデンブルク選帝侯の前でも実験を見せ、このときは24頭の馬が使われたと伝えられる。

半球を押しつけていたのは、周りの空気の重さ、つまり大気の圧力である。直径50センチの円に大気がかける力は、中が完全な真空なら2トンほどの重さに相当する。弁を開けて空気を入れると、半球は手で簡単に外れた。自然が真空を嫌っているのではなく、外の空気が押しているのだということを、この実験は誰の目にも分かる形で示した。

ゲーリケの実験は、イエズス会士ガスパール・ショットが1657年に出した本の付録として初めて世に紹介された。これを読んだイングランドのロバート・ボイルは、助手のフックとともに改良した空気ポンプを作り、気体の圧力と体積の関係を導いた（ボイルの法則）。ゲーリケ自身の主著『真空についてのマクデブルクの新実験』は1663年にほぼ書き上げられ、1672年に出版された。そこには、硫黄の球をこすって静電気を起こし、軽いものを引きつけたり退けたりする実験も載っており、これは最初の起電機とされる。気圧の変化から天気の崩れを予想する工夫もしている。1666年には貴族に列せられて「フォン・ゲーリケ」を名乗り、1686年、ハンブルクで死んだ。

いま、本物の半球はミュンヘンのドイツ博物館にある。小さな模型は世界中の理科の授業で使われ、二つの半球を引き離せない驚きを、350年以上たったいまも生徒たちに味わわせている。