よぉ、桜木建二だ。今回は「長岡半太郎」という人物を紹介していくぞ。
「原子はどのような形をしているのか」という疑問に対しては、教科書を見れば、すぐに答えられるな。
教科書で見る原子の形、中心にプラスの電荷をもった陽子と中性子があり、その周りを電子が囲んでいる。当たり前だが、この原子の形を初めて提案したのが、長岡半太郎だ。
今回は長岡半太郎の生涯と功績を物理に詳しいライターリックと一緒に解説していくぞ。
解説／桜木建二
「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。
ライター／リック
大学院を修了するまで、研究に明け暮れた理系ライター。目の前で起きた現象を深掘りすることが大好きで、化学や物理など幅広く勉強している。現在は化学メーカーで技術職として働きながら、化学や物理の楽しさを発信していく。
長岡半太郎って何をした人？
原子とは、どのような形でしょうか。中心にプラスの陽子と中性子があり、その周りを電子がまわっていますよね。化学や物理の教科書には当たり前のように書いてありますが、この原子のイメージを世界で初めて提唱したのが、「長岡半太郎」という人物なんです。
今回は「長岡半太郎」の生涯と功績を紹介していきます。
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長岡半太郎の生涯を紹介
長岡半太郎は1865年、長崎の大村藩士の家に生まれました。岩倉使節団に同行した長岡半太郎の父は「これからは西洋文化の時代だ」と感じ、新たな文化を学ぶため、1874年に一家そろって上京します。
長岡半太郎は1882年に東京大学理学部に進学。その後1893年～1896年にかけてドイツへ留学し、ルードヴィッヒ・ボルツマンの下で学びます。ルードヴィッヒ・ボルツマンは現代の物理学、化学、熱力学、統計力学などの基礎を築いた人物のひとりです。
ドイツから帰国後、東京帝国大学の教授に就任し、1926年に60歳で定年退職しました。その間も「日本学術振興会理事長」や「帝国学士院院長」などの要職を歴任し、第一回文化勲章を受賞しています。
その後1950年12月に脳出血のため、自宅で死去しました。死の当日も地球物理学の本を広げて研究を続けていたそうです。
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当時、原子の構造が注目されていた！
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長岡半太郎がドイツから帰国した当時、「原子の構造」が世界中で議論・研究されていました。1805年ジョン・ドルトンが発表した「原子説」や1808年にゲーリュサックの発表した「気体反応の法則」によって、物質は分子や原子で構成されている・原子はそれ以上分割することができないといった概念が分かってきました。
そして、1800年代後半には、原子や分子はどのように構成されているのかが研究のキーワードになっていったんです。長岡半太郎は当時考えられていた原子の構造には納得できず、独自のモデルを世界に向けて提唱していきました。
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原子のモデルはどう考えられていた？
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当時、「原子はプラスの電気を持つ均一な物質の中に、マイナスの電気を持つ電子がバラバラに存在する。」という考え方が主流でしたが、長岡はこれに納得することができず、自身で計算を繰り返し、たどり着いたのが土星の環でした。
「プラスの電気を持つ球があり、周りを衛星のような電子が運動していれば、原子は安定する」という仮説にたどりついた長岡は「土星型原子モデル」を1903年に発表します。
一方で、イギリスの物理学者J.Jトムソンは「原子はプラスの電気を持つ球体でその中にマイナスの電気を持つ電子が埋まったぶどうパンのような構造をしている」という説を発表しました。この説をもとに提唱された原子構造が「ぶどうパン型原子モデル」です。
長岡の提唱した原子モデルは当時の考え方に相反するものだったため、「ぶどうパン型原子モデル」が有力視され、長岡の「土星型原子モデル」は注目されませんでした。
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