クリスティアーン・ホイヘンス 光は波であると考えた科学者

手作り望遠鏡で土星を観測

17世紀になると、レンズを作る技術がヨーロッパに広まり、望遠鏡や顕微鏡を使った研究がたくさん行われるようになりました。オランダの科学者クリスティアーン・ホイヘンス(1629~1695年)も、望遠鏡に注目した一人でした。

彼は、兄のコンスタンチンとともにレンズを作る技術を身につけて、長さ3.6m、倍率50倍の望遠鏡を自分たちで作りました。そして1655年、この望遠鏡を使って、土星に月(衛星)や環(わ)があることを発見します。

翌1656年には、長さ6.9m、倍率100倍の望遠鏡を新たに作りました(右図)。ホイヘンスの望遠鏡には筒がなかったため、「空気望遠鏡」と呼ばれています。

ホイヘンスはその後、振り子時計やゼンマイ時計も作って、科学技術を発展させることに大活躍しました。そのホイヘンスが、長い間考えつづけていたのが、「光とは何か?」という問題でした。

クリスティアーン・ホイヘンス

クリスティアーン・ホイヘンス(1629〜1695年)

空気望遠鏡(1656年作)の図

空気望遠鏡(1656年作)の図

空気望遠鏡はレンズを固定するために、それぞれの端に2つの短い筒があり、筒と筒の間は、調節するためのひもで結ばれていました。

「ホイヘンスの原理」と「波動説」

ホイヘンスは、光について考えてきたことを、61歳になる1690年に『光についての論考』という本にまとめます。彼はこの本の中で、光が進むしくみを説明しています。

今、点Oに光を出すものがあるとしましょう(右図)。すると光は、まるで水面に小石を落としたときに広がる波のように、点Oを中心として円形に広がっていきます。そして例えば光の波の上にある点A、B、C、…、からは、それぞれを中心として小さな円形の波が広がっていきます。

この小さな円形の波がたくさん重なり合いながら、先の光の波が作られていきます。これを繰り返して光は進んでいく、というのです。

この考え方は、「ホイヘンスの原理」と呼ばれるようになります。ホイヘンスの原理を使うと、光が直進、反射、屈折することを、うまく説明することができます。このように、「光は波である」と考える説を、「波動説」と言います。

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ホイヘンスの原理

ホイヘンスの原理

『光についての論考』

『光についての論考』
ホイヘンスの原理による反射(左)と屈折(右)の説明

光を伝えるものは何か?

水面を広がる波は、水が伝えています。では、光の波は、何が伝えているのでしょうか?ホイヘンスは、こう考えました。

この宇宙空間は、「エーテル」という非常に小さくて固い粒で、ほとんどすき間なく埋めつくされている。エーテルは重さがないために、非常に速く動くことができる。そのエーテル同士がぶつかり合って、次々と運動が伝わっていく。この運動の伝わりが、光ではないだろうか。

もちろんこれは、ホイヘンスの推理にすぎません。しかし、推理がないと新しい科学は生まれてきません。ホイヘンスは『光についての論考』の中で、読者にこう呼びかけています。

「この本を出発点にして、この謎に私よりも深く切りこんでいく人が現れることを、期待しています。この研究テーマは、まだ探求されつくされていないのですから。」

光についての問いかけは、ホイヘンスから次の時代の科学者たちへと受けつがれていきます。

『光についての論考』

『光についての論考』エーテルについて説明

光の科学者たち

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