ウィリアム・ヘンリー・ブラッグ：遅咲きの結晶読解者

40歳になるまで、彼はほとんど何も発表していなかった。彼は地球の裏側で18年間、オーストラリアの大学生に数学と物理学を教えており、自ら認めるように、23歳でその職に就いたときは物理学の知識はほとんどなかった。その後、1904年に研究を開始し、3年以内に王立協会（Royal Society）の会員となり、11年以内にノーベル賞受賞者となり、19年以内に王立研究所（Royal Institution）の所長となった。ウィリアム・ヘンリー・ブラッグの経歴は、物理学は若者のためのものだという考えを完全に否定するものである。

カンバーランドの農場とサード・ラングラー

彼は1862年7月2日、カンバーランドのウェストウォードで生まれた。7歳で母を亡くした彼は叔父に育てられ、ロバート・スミス・アカデミーを経てマン島のキング・ウィリアムズ・カレッジで学び、ケンブリッジ大学トリニティ・カレッジに進学した。1884年、彼は数学トライポスでサード・ラングラー（3番目の成績）を獲得し、当時イギリスで最も困難とされていた試験で国内3位となった。

23歳、物理学知識はほぼゼロ

その2年後、23歳で彼はアデレード大学の数学および物理学のエルダ教授（Elder Professor）に任命された。数学の素養はあったが、物理学はなかった。オーストラリアでの初期の数年間は、物理学の習得と、ほとんどゼロからの大学の科学施設の構築に費やされた。1889年に天文学者チャールズ・トッドの娘グウェンドリン・トッドと結婚し、グウェンドレン、ローレンス、ロバートという3人の子供をもうけた。約20年間、ブラッグは物理学研究の標準から見れば無名に近い存在だった。

41歳からの出発

転機は1904年、41歳の時に訪れた。気体の電離とアルファ粒子の吸収に関する研究である。これは当時の物質に対する理解を塗り替えるような本格的な実験物理学であり、すぐに評価された。3年後には王立協会の会員に選出された。1909年、彼はリーズ大学の教授としてイギリスに帰国した。

リーズとスペクトロメーター

1912年、マックス・フォン・ラウエ（Max von Laue）は、結晶がX線を回折させて特徴的な斑点模様を作ることを示した。これは、X線が波として振る舞うことと、結晶が規則的な格子の上に構築されていることを同時に証明する結果であった。ラウエは現象を発見したが、そのための手法がまだ誰にもなかった。

ブラッグはその半分を提供し、息子のローレンスが残りを提供した。当時ケンブリッジの青年だったローレンスは、今日一般的に「ブラッグの法則」と呼ばれる関係式を導き出した。これは、X線の波長、結晶内の原子面間の間隔、そして回折角を結びつける式である。これを組み替えることで、角度を測定して波長を知り、原子の位置を計算するという逆の論理が可能になった。

ウィリアム・ヘンリー・ブラッグはこれを実用化する装置を製作した。彼のX線スペクトロメーターにより、結晶面からの反射を写真撮影して推測するのではなく、体系的かつ正確に測定することが可能となった。それを用いて二人は、単純な塩から小さな分子に至るまで、実在する物質の原子構造を解明し始めた。彼らは共同で好奇心を技術へ、そして技術を科学へと変えた。1915年のノーベル物理学賞は、X線による結晶構造解析の功績により、親子両者に授与された。ローレンスは25歳であり、2014年まで同賞の歴史上最年少の受賞者であった。親子が同じ研究でノーベル賞を分かち合ったのは、現在に至るまで唯一の例である。

1915年は家族にとって不運な年となった。次男のロバート・ブラッグが、9月にガリポリの戦いで負った傷がもとで亡くなった。

王立研究所

ブラッグは1915年にロンドン大学ユニバーシティ・カレッジに移り、1923年には王立研究所のフラリアン教授（Fullerian Professor）となり、生涯の残りの期間、同研究所とデイビー・ファラデー研究所を運営した。彼は王立研究所を結晶学の世界有数の中心地に育て上げ、並外れた才能を持つ解説者でもあった。王立研究所のクリスマス講演の常連であり、一般向けの音や光に関する著書も執筆した。1920年にナイト爵を授かり、1916年にはラムフォード・メダル、1930年にはコプリ・メダル、1931年にはメリット勲章を授与され、1935年から1940年まで王立協会会長を務めた。

ウィリアムが天才と呼ばれる理由

正直な説明をするならば、功績の問題から始めなければならない。これは1世紀にわたってブラッグという名前に付きまとってきたからである。この法則はローレンスのものだ。父は当時、自然科学誌『ネイチャー』に、結晶とプレートの配置に対する斑点の位置を計算可能にする理論を息子が作り上げたと書き、ローレンスも晩年に「父と私が共同でX線解析を始めたと言われることがあるが、実際にはそうではなかった」と語っている。それでも世界は、年長で有名な父親の方を評価し続けた。ローレンスは父が出席した1913年のソルベー会議から外され、1915年に二人が共同受賞したバーナード・メダルについて、アーネスト・ラザフォード（Ernest Rutherford）はウィリアムに「息子さんがこれらの賞を受けるには早すぎる」とコメントした。ウィリアム自身も、息子が受けるべき功績を人々に自分の方に与えられやすいと述べていた。ローレンスは混乱を避けるためにミドルネームを使うようになった。

したがって、ウィリアム・ヘンリー・ブラッグの評価は理論に基づくものではない。それは計測機器と判断力に基づくものである。X線スペクトロメーターこそ、結晶学が単なる実演ではなく実用的な学問となった理由である。回折パターンを信頼できる測定値に変換するのに十分な精度を備え、ラングラーとしての数学的素養と実務的な実験家としての器用さを併せ持つ人物によって設計されたからである。そして彼の気質がある。23歳で全科目を独学し、41歳で独創的な研究を始め、名声の頂点で、中心的なアイデアは息子のものであると公に主張し続けた人物である。これは通常の意味での天才ではない。もっと稀な何かである。

遺産

ブラッグは1942年3月12日、ロンドンで心不全により79歳で死去した。彼とローレンスが確立した手法は、金属、鉱物、ビタミン、タンパク質、そして1953年のDNAにおける原子配列構造の決定へと引き継がれた。これはブラッグ親子が形作った研究機関において、彼がリーズで構築したスペクトロメーターの系譜に連なる装置を使う研究者たちによってなされた業績である。物理科学における他のどの単一技術よりも、X線結晶学から多くのノーベル賞が生まれている。分子世界の形について我々が知ることのほとんどは、カンバーランドの農家の少年が40歳を過ぎてから作り始めた手法によって、結晶から読み解かれたものである。