アンダース・ヨナス・オングストローム：太陽光を読み解いた男

1862年、スウェーデンの物理学者が分光器を太陽に向け、その結果を撮影し、太陽の大気に水素が含まれていると発表した。これは、1億5000万キロメートル離れた物体の化学組成が暗線のパターンから決定できるという、驚くべき範囲の主張であり、そしてそれは正しかった。それ以来、天文学は化学となった。

メデルパッドからウプサラへ

オングストロームは1814年8月13日、スウェーデン北部のメデルパッド地方ティムローのレグドで、ヨハン・オングストロームの息子として生まれた。ヘルノサンドで教育を受け、1833年にウプサラに移り大学に入学。1839年には25歳で物理学の講師となり、その後のキャリアのすべてをその機関で過ごすこととなった。

彼の初期の道は、実験室の光学よりも天文学を通るものだった。1842年にストックホルム天文台へ行き、実地観測の経験を積み、1843年にはウプサラ天文台の管理者に任命された。この組み合わせがその後のすべてを形作った。彼は空に機器を向ける方法を知っている物理学者であり、光が何でできているかを理解している現役の天文学者だった。

1853年の論文

彼の基礎的な業績である『Optiska undersökningar』（光学研究）は、1852年の刻印で出版された後、1853年2月にストックホルムのアカデミーに提出された。その中で彼は、電気火花が2つの重なり合ったスペクトルを生み出し、一方は電極の金属に、もう一方は火花が通過するガスに属していることを実証した。この2つを解きほぐすことがスペクトル分析の不可欠な第一歩であり、スペクトルはそれを生成する物質の個別の寄与に分解できることを確立した。

より深い結果は、装置ではなく推論から得られた。オイラーの共鳴理論に基づき、オングストロームは、白熱ガスは吸収できるものと同じ屈折率の光線を放出する、つまり物質は吸収する波長を正確に放出すると推論した。これが、太陽スペクトルの暗線を化学的署名として読み取れるようにする原理である。彼は1853年に吸収の法則を定式化したが、それは多少修正され、後に別の人物の名前で知られるようになった。キルヒホッフの熱放射の法則である。

見過ごされ、そして認められる

彼の貢献は、記録の平易な言葉で言えば、数年間見過ごされていた。評価は遅れて、海外からもたらされた。1870年に王立協会の外国人会員に選出され、1872年には同協会からランフォード・メダルを授与された。エドワード・サビーンは、彼が確立した原理は「彼を分光学の創始者の一人としてランク付けする権利を与える」と述べた。1873年にはフランス学士院に選出された。彼はそれよりずっと前の1850年にスウェーデン王立科学アカデミーに入会していた。

1858年にウプサラの物理学教授職でアドルフ・フェルディナンド・スワンバーグの後任となり、1861年からはほぼ完全に太陽スペクトルに注意を向けた。

太陽の地図

1862年の水素の結果は、分光器と写真を組み合わせることに依存しており、これにより線を単に垣間見てスケッチするのではなく、記録することが可能になった。6年後の1868年、彼の傑作『Recherches sur le spectre solaire』（太陽スペクトルに関する研究）が登場した。これは、1000以上のスペクトル線の詳細な測定値を含む標準的な太陽スペクトルの地図であり、天文学者の世代にとっての標準的な参照資料となった。

それには、彼の仕事の誠実さについて多くを物語る誤りも含まれていた。彼の測定値は7000分の1から8000分の1程度不正確だった。それは彼の技術が劣っていたからではなく、彼が使用したメートル原器がごくわずかに短かったからである。誤りは定規にあり、目にはなかった。その大きさこそが彼の精度の尺度である。8000分の1の誤差が、オングストロームの仕事における欠陥として数えられるものである。

1867年、彼はオーロラのスペクトルを調査した最初の人物となり、その黄緑色領域の特徴的な輝線を検出・測定した。彼は同じ線が黄道光にも現れると信じており、その意味合いについては誤っていたが、その観察自体が上層大気の分光学的研究の扉を開いた。

磁気と熱

分光学は彼の唯一の職業ではなかった。彼は熱伝達と地球磁気を研究し、1852年から1853年にかけてスウェーデン全土の磁気変動を記録した。ストックホルム科学アカデミーはまた、1851年から1853年にかけてのHSwMSユージニー号の世界一周航海中に収集された磁気データを彼に手渡した。彼は死の直前にそれを完了させたが、それはキャリアを飲み込むような、華やかさのない骨の折れる国家奉仕だった。

アンダースが天才と呼ばれる理由

その資質とは、推論と結びついた精度である。議論を支えるのに十分なほど細かい測定を行い、それらがどのような議論を支えるかを見抜く能力である。2つの動きが彼を定義する。1つ目は1853年の理論的なもので、オイラーの共鳴理論から、白熱ガスは吸収する波長を正確に放出するという結論を導き出し、スペクトルを好奇心の対象から化学的指紋へと変換したことである。2つ目は1861年以降の実行的なもので、1000の太陽線を正確に測定して結果の地図がその分野を支配するようにし、その結果を使用して星に水素が含まれていることを確立したことである。これら2つのこと、つまり共鳴に関するアイデアと太陽が何でできているかを知ることの間のギャップこそが天体物理学のすべてであり、彼はそれを乗り越えた。

正直な反論は、彼が功績を分かち合っており、最大の疑問において名前を失ったということである。キルヒホッフの法則はキルヒホッフの名前を冠している。オングストロームのバージョンは最初に定式化されたが、後に多少修正され、他の人々が同じ土台の上に構築する間、彼の仕事は何年も注目されなかった。彼は思想の学派を創設せず、物質と放射に関する一般的な理論も残さなかった。彼の偉大な地図には欠陥のある標準メートルから受け継がれた体系的な誤りが含まれており、彼のオーロラの仕事には黄道光に関する誤った主張が含まれていた。議論の余地がないのは、1872年に王立協会が彼にランフォード・メダルを授与した際のサビーンの評決である。彼が確立した原理は、彼を分光学の創始者の一人としてランク付けする権利を与える。科学全体において、創始者はそれほど多くない。

遺産

1845年にユグノー出身のストックホルムの商人一家の娘であるオーガスタ・ベドワールと結婚した。1857年に生まれた息子のクヌートも物理学者となった。オングストロームは1874年6月21日、ウプサラで髄膜炎のため59歳で亡くなった。ユージニー号の磁気データの整理は終わったばかりだった。

彼の名前は3つの場所に残っている。月にあるクレーターがその名を冠している。物理学、数学、工学、化学、宇宙物理学を収容するウプサラ大学のオングストローム研究所がその名を冠している。そして最も永続的なものとして、オングストローム（100億分の1メートル）という、光の波長や固体中の原子間隔を測定する単位が、現在も書かれているすべての結晶学や分光学の論文にその名を残している。わずかに短いメートルによって偉大な仕事が台無しにされた男は、長さの単位として終わったのである。