人類史上初めて「世界の大きさ」を知った世代

現代に生まれることができて、本当によかったと思うことがある。

人類が長いあいだ知りたいと願ってきた「世界の大きさ」を、私たちは具体的な数字として知ることができるからだ。

観測可能な宇宙に存在する陽子の総数は、およそ 10 の 79 乗個。

私たちが暮らす地球に含まれる陽子の総数は、およそ 10 の 51 乗個。

そして、手のひらに載るほどの物質に含まれる原子や分子の数を結びつけるアボガドロ数は、およそ 6 × 10 の 23 乗。

どれも、あまりに巨大すぎて、日常の感覚では捉えきれない。

それでも私たちは、それらが 10 の 20 乗なのか、10 の 50 乗なのか、10 の 100 乗なのかという「桁」を知っている。

完全に数えたわけではない。

宇宙にある陽子を一つずつ拾い集めたわけでも、水の分子を顕微鏡の下で一個ずつ数えたわけでもない。

それでも、人類は観測と実験と計算を積み重ね、目に見えないものの数にまで手を伸ばした。

数字になる前の世界

ほんの数百年前まで、世界は今よりもずっと数字の少ない場所だった。

もちろん、人々は物を数え、土地を測り、暦をつくり、星の動きを記録していた。

けれど、世界そのものがどれほど大きいのかは、ほとんど分からなかった。

地球はどれほど重いのか。

太陽はどれほど遠く、どれほど巨大なのか。

夜空の星は、地上からどれほど離れているのか。

一滴の水は、どれほど多くの小さな粒からできているのか。

そして、宇宙全体にはどれほどの物質が存在するのか。

そのような問いに対して、人類は長いあいだ、数字で答えることができなかった。

自然哲学者や数学者、天文学者たちは、きっと知りたくてたまらなかったと思う。

自分たちの立っている大地は、世界全体の中でどれほど大きいのか。

頭上に広がる星空は、どこまで続いているのか。

目の前にある石や水や空気は、いったい何からできているのか。

世界の輪郭は見えていても、そのスケールを測る物差しを、まだ人類は持っていなかった。

一杯の水に隠された数

アボガドロ数について考えると、その不思議さはいっそう身近になる。

水を約 18 g 用意すると、その中にはおよそ $6 \times 10^{23}$ 個の水分子が含まれている。

コップ一杯ですらない。

ほんの一口か二口ほどの水である。

私たちは、そのわずかな水の中に、途方もない数の分子が存在していることを知っている。

19 世紀初頭の化学者たちは、物質が原子や分子のような微小な粒からできていることに気づき始めていた。

直接見ることはできなかった。

それでも、化学反応の際に現れる質量や体積の規則正しさから、背後に離散的な粒子が存在すると考えた。

異なる物質の一定量には、同じ個数の粒子が含まれている。

その個数は、人間が日常的に数えるどんな数よりも多い。

そこまでは見えていた。

しかし、その「同じ個数」が本当はいくつなのかは、まだ分からなかった。

1 億個なのか。

1 兆個なのか。

10 の 20 乗個なのか。

10 の 30 乗個なのか。

あるいは、想像を絶する 10 の 100 乗個なのか。

人間の目には決して見えない粒子の数を、どのようにして知ればよいのか。

当時の科学者にとって、それはほとんど暗闇の中にある問いだったのではないかと思う。

その後、人類は気体の性質やブラウン運動、電気分解、結晶構造など、まったく異なる現象を手掛かりにしながら、少しずつ原子や分子の世界へ近づいていった。

そして今では、その数が約 6 × 10 の 23 乗であることを、高校生でさえ知っている。

かつて一流の科学者たちが知りたくてたまらなかった数が、教科書の片隅に載っている。

私たちは試験前になると、それを語呂合わせで暗記したりする。

考えてみれば、ずいぶん贅沢な話である。

地球一個分の物質

地球に含まれる陽子の数は、およそ $10^{51}$ 個である。

もちろん、地球を分解して数えたわけではない。

地球の質量と、物質を構成する粒子の質量から見積もった値である。

それでも、私たちはこの惑星を指して、

「この星は、およそ 10 の 51 乗個の陽子を含む物質からできている」

と言うことができる。

足元の石も、海の水も、空気も、森も、都市も、私たち自身の身体も、その巨大な数の一部である。

10 の 51 乗個。

あまりにも大きく、実感することは難しい。

しかし、不思議なことに、数字が与えられると、世界はほんの少しだけ輪郭を持つ。

ただ漠然と「ものすごく多い」のではない。

どの程度ものすごいのかを、少なくとも指数の上では知ることができる。

それだけでも、世界との距離が少し縮まったように感じる。

宇宙一個分の物質

さらに視線を遠くへ向けると、観測可能な宇宙に存在する陽子の総数は、およそ $10^{79}$ 個になる。

地球の陽子数との差は、およそ 28 桁。

地球を一つ思い浮かべる。

それを二つ、三つと増やしていく。

1000 個。

100 万個。

1 兆個。

その程度では、宇宙の物質量にはまるで届かない。

人間の直感は、途中で完全に置き去りにされる。

それでも「10 の 79 乗」という記号だけは、紙の上に静かに収まる。

宇宙の途方もなさを、わずかな文字列の中に記述できる。

指数表記というものは、考えてみれば不思議である。

人間の想像力では抱えきれない巨大さを、簡潔な記号に変換して持ち運ぶことができる。

10 の 23 乗。

10 の 51 乗。

10 の 79 乗。

数字の並びだけを見れば、どれも似ている。

しかし、その背後には、一口分の水、惑星一個、観測可能な宇宙全体という、まったく異なる世界が広がっている。

自分の惑星の姿を知っている

現代に生まれてよかったと思う理由は、数字だけではない。

私たちは、宇宙から見た地球の本当の姿を知っている。

青い海。

白い雲。

褐色や緑色の大陸。

そして、そのすべてを包み込む、ほぼ球形の輪郭。

私たちの多くは、地球を宇宙から肉眼で見たわけではない。

写真や動画を通して見ているだけである。

それでも、そこに写っているのは想像図ではない。

神話の中の世界でも、誰かの描いた概念図でもない。

私たちが実際に生まれ、暮らしている惑星そのものの姿である。

1968 年、月へ向かっていたアポロ 8 号の乗組員は、月の地平線から昇る地球を撮影した。

暗い宇宙と灰色の月面の向こうに、青く輝く地球が浮かんでいる。

「Earthrise」と呼ばれるその写真を見たとき、人々は初めて、自分たちの世界を外側から眺めた。

1972 年には、アポロ 17 号から、太陽に照らされた地球全体を捉えた「The Blue Marble」が撮影された。

現代では、気象衛星の画像や宇宙ステーションからの映像によって、今この瞬間の地球さえ見ることができる。

雲が流れる。

台風が渦を巻く。

昼と夜の境界が、ゆっくりと地表を移動する。

地球は教科書の中の静止した球体ではなく、今も変化し続けている、生きた惑星なのだと分かる。

地球が丸いと気づいた人々

古代の人々の中には、すでに地球が球体であることに気づいていた者がいた。

月食の際に月へ映る地球の影が丸いこと。

南北へ移動すると、見える星の高さが変わること。

海の彼方へ遠ざかる船が、船体から先に見えなくなること。

人々は観察と思考を重ね、自分たちの立つ大地が巨大な球体の一部であることを理解していった。

しかし、地球が球体だと理解することと、その球体を実際に外から見ることは、まったく違う。

彼らはきっと、見てみたかったのではないかと思う。

自分が生まれた惑星は、外から見るとどのような色をしているのか。

海は本当に青く見えるのか。

大陸はどのような模様を描くのか。

雲は地球全体をどのように覆っているのか。

宇宙の暗闇の中で、地球はどれほど明るく輝くのか。

その問いに答えるには、長い時間が必要だった。

望遠鏡だけでは届かなかった。

写真技術だけでも足りなかった。

ロケット、軌道力学、通信技術、電子工学、材料科学。

無数の発見と発明が積み重なって、ようやく人類は自分の惑星を外側から見ることができた。

私たちは、その願いが実現した後の時代に生きている。

人類の問いが、教科書の一行になった

現代では、少し検索すれば、世界を表すさまざまな数字が画面に現れる。

地球の質量。

太陽までの距離。

宇宙の年齢。

アボガドロ数。

地球に含まれる陽子の数。

観測可能な宇宙に含まれる陽子の数。

そして画面を少し切り替えれば、宇宙から見た地球の姿も表示される。

人類が何世代にもわたり追い求めた答えを、私たちは数秒で取り出すことができる。

あまりにも簡単に手に入るため、その重みを忘れてしまいそうになる。

けれど、それらの数字の一つ一つは、誰かが自然を見つめ、問いを立て、失敗し、測り直し、次の世代へと手渡してきた結果である。

教科書の一行には、何百年分もの知的探究が圧縮されている。

私たちは、人類が知りたかった数を知っている。

人類が見たかった惑星の姿を見ている。

宇宙の陽子数が、およそ 10 の 79 乗個であること。

地球の陽子数が、およそ 10 の 51 乗個であること。

一口ほどの水の中に、およそ 10 の 23 乗個もの水分子が存在すること。

そして、宇宙の暗闇の中に浮かぶ地球が、青く、白く、美しい球体であること。

これらを知ることのできる時代に生まれて、本当によかったと思う。

私たちは、人類が長いあいだ見たいと願った世界を見ている。

そして、人類が長いあいだ知りたいと願った数を知っている。

それは、科学が何世代もの時間をかけて私たちのもとへ届けてくれた、静かで途方もない贅沢なのだと思う。