リヒャルト・エルンスト：現代化学の道具作り職人

1991年10月、大西洋上空を飛行中の旅客機のコックピットに招かれたスイスの化学者は、無線メッセージを手渡された。彼がノーベル化学賞を受賞したという知らせだった。それは、他人が見るための道具を作ることにキャリアのすべてを捧げたリヒャルト・エルンスト（Richard Ernst）という人物にとって、奇妙なほどふさわしい伝達方法だった。彼は自分自身についてそれ以上の主張をしたことはない。彼は自分を科学者というよりは「道具作り職人」と控えめに表現したが、それは彼の道具が何を可能にしたかを過小評価するものであった。

ヴィンタートゥールの子供時代と叔父の化学薬品

エルンストは1933年8月14日、スイスのヴィンタートゥールで、ロベルト・エルンストとイルマ・エルンスト＝ブルンナーの間に生まれた。彼は、商人の祖父が1898年に建てた家で育った。それは、体制順応者か、あるいは屋根裏部屋で静かに奇妙なことをする人間を生み出すような、堅実なスイスの連続性を持つ家だった。エルンストは後者だった。13歳の時、亡くなった叔父が残した化学コレクションを発見し、慎重さよりも熱意を持ってそれに取り組み、両親を驚かせる爆発を引き起こした。

もう一つの情熱はそれよりも早く芽生え、生涯消えることはなかった。彼はチェロを演奏し、一時は作曲家を職業として考えたこともあった。この二つの関心は、見かけほど対立するものではなかった。どちらも、複雑に重なり合った信号を、耳や目が読み取れるものへと分解する練習であり、エルンストは原子核から放出される周波数に対して、まさにそれを行うことに職業人生を費やすことになった。

チューリッヒ工科大学

彼は1957年にチューリッヒ工科大学（ETH Zurich）で化学の学位を取得し、Diplomierter Ingenieur Chemiker（化学工学士）の資格を得た。その後、物理化学の博士課程に進み、1962年に修了した。博士論文のテーマは核磁気共鳴（NMR）であった。これは、磁場に置かれた原子核が、その化学的環境を反映した周波数で電波を吸収・再放出する現象である。原理的には、NMRはあらゆる分子の構造を明らかにできるはずだった。しかし1962年の時点では、NMRは極めて感度が低く、大きなサンプルが必要で、測定は遅く、希薄なものや複雑なもの、つまり生物学的なものは測定対象外であった。

ヴァリアン・アソシエイツとフーリエ変換

1963年、エルンストは科学者としてカリフォルニアのヴァリアン・アソシエイツ（Varian Associates）に入社し、そこで分野を一変させる革新を生み出した。従来のNMRは、周波数を一つずつゆっくりとスキャンしていた。エルンストのアプローチは、短いパルスでサンプルを叩いてすべての周波数を一度に励起し、フーリエ変換を用いて、重なり合った信号の混乱をスペクトルへと解きほぐすというものだった。感度の向上は劇的だった。不可能だった実験が日常的なものとなり、微量しか存在しないために見えなかった分子が読み取れるようになった。ヴァリアンでは、混雑したスペクトルをきれいにするためのノイズデカップリング技術も開発した。

フーリエ変換NMRは、今日の化学が未知の化合物の構造を季節単位ではなく午後だけで決定できる理由であり、磁気共鳴画像法（MRI）の直接の先祖でもある。MRIは、同じ物理学を応用して、生きた人体を切開することなく内部を覗き見る技術へと変貌させた。

第二の次元

エルンストは1968年に講師としてETHチューリッヒに戻り、1970年に助教授、1972年に准教授、1976年に物理化学の正教授となった。彼は物理化学研究所を指揮し、そこでキャリアにおける第二の大きな進歩、すなわち二次元NMRと一連の新しいパルス技術を開発した。

フーリエ変換NMRがスペクトルを高速化したとすれば、二次元NMRはそれを理解可能なものにした。情報を二つの周波数軸に広げることで、エルンストの手法は一次元では絶望的に混雑していたスペクトルを解きほぐし、決定的なことに、どの原子核がどの原子核と結合しているか、つまりどの原子がどの原子の近くにあるかを明らかにした。これが構造情報である。これこそがNMRを小分子からタンパク質や核酸へと移行させ、今日の構造生物学が一つではなく二つの偉大な手法を持つ理由である。

ノーベル賞とそれに続く栄誉

1991年のノーベル化学賞はエルンスト単独に授与された。「高分解能核磁気共鳴（NMR）分光法の方法論の発展への貢献」という、極めて重大な業績に対する、異例なほど簡潔な授賞理由であった。

その後、1985年のマルセル・ブノワ賞、1989年のジョン・ギャンブル・カークウッド・メダル、そしてノーベル賞受賞の年にはウルフ賞化学部門とルイザ・グロス・ホロウィッツ賞が続いた。2000年にはタデウシュ・ライヒシュタイン・メダル、2004年にはルーマニア星勲章を受章し、1993年には王立協会（Royal Society）の外国人会員に選出された。彼は6つの機関から名誉博士号を授与され、米国科学アカデミー、ドイツ国立科学アカデミー・レオポルディーナ、ロシア科学アカデミー、韓国科学技術アカデミー、バングラデシュ科学アカデミーの会員であり、2002年からはエストニア科学アカデミーの外国人会員でもあった。

チベットの巻物と引退

エルンストは1998年に引退したが、道具作り職人の習慣は消えなかった。彼はチベットの巻物（タンカ）の熱心な収集家であり、それをただ受動的に鑑賞するのではなく、自ら開発した機器をそれに向けて、顔料を分析し、塗料の由来や巻物の年代を特定した。音楽と芸術は、生涯を通じて研究室の対極にある存在であり続けた。

彼はマグダレーナ・キールホルツと結婚し、アンナ・マグダレーナ、カタリーナ・エリーザベト、ハンス＝マルティン・ヴァルターという3人の子供をもうけた。

ヴィンタートゥール、2021

リヒャルト・エルンストは2021年6月4日、故郷のヴィンタートゥールにて87歳で亡くなった。彼の道具は、地球上のあらゆる化学科や病院の放射線科で彼よりも長く生き残り続けている。ただ道具を作っただけだと主張した男にしては、あまりにも大きな遺産である。