望遠鏡と顕微鏡 ― 昨今の進歩
今日の天文台の望遠鏡は,口径4.4㌢のガリレオの望遠鏡と比べると,いわば巨獣のような存在です。ガリレオの原始的な装置は屈折望遠鏡でした。一方の端の大きな凸レンズが像を結び,他方の端にある小さな凹レンズがその像を拡大しました。後日,この凹レンズもまた,凸レンズに変更されました。注目すべきことに,その装置は物体を33倍に拡大する能力があり,ガリレオは木星の四つの衛星や金星の満ち欠けといった,はるかかなたの驚異を見ることができました。
今日の反射望遠鏡は,遠くの天体からの光を集めるために巨大な鉢の形をした鏡(口径600㌢[236インチ]のものもある)を使っています。そのため,これらの反射望遠鏡は,肉眼で見えるものの1,000万分の1の明るさしかない物体をも見いだすことができます。オーストラリアにある一望遠鏡は,1,600㌔先にあるロウソクの灯をも見つけることができると言われているのです!
しかし興味深いことに,今日の天文学者はガリレオが直面したのと同じ問題に今なお直面しています。ガリレオは恒星を望遠鏡で拡大して見ると,その数は増えても,大きくはならないことに気づきました。恒星が望遠鏡で拡大しても一点の光にしか見えないのであれば,それは信じられないほど遠くにあるに違いないとガリレオは考えました。今日の天文学者たちは,それらの天体がどれほど遠方にあるのかを正確に知っているようですが,精密なレンズやみがきあげられた鏡をもってしても,恒星は針で刺した穴から漏れる光のようにしか見えません。「観測者の天文学の本」はこう述べています。「恒星ははるかかなたにあるので,これまでに作られたどの望遠鏡を使っても,光の点にしか見えないであろう」。
しかし,だからといって,科学者たちは恒星をより詳しく観察しようとすることをやめてはいません。例えば,米国航空宇宙局(NASA)は1986年に,地球の大気圏外の軌道に乗る大きな宇宙望遠鏡を打ち上げることを計画しています。この望遠鏡だと,地上の望遠鏡で見いだすことのできるものの50分の1の明るさしかない物体をも見いだせる,と科学者たちは考えています。
幸い,宇宙を探る方法はほかにもあります。少し前のこと,ある天体が電波を発していることが発見されました。これらの信号が地球に達する時には1兆分の1㍗よりも弱くなっていることがあります。それで,そうした信号を受信し,増幅するために,大きな電波望遠鏡が開発されています。このようにして天文学者たちは,クエーサーやパルサーおよびその他の好奇心をそそる現象を観察することができるようになっています。
ですから天文学者たちはもはやガリレオのように目を細めて望遠鏡の接眼レンズをのぞき込むことに幾時間も費やすということはありません。ブリタニカ百科事典(英文)はこう説明しています。「天文学の研究はほとんどすべて,肉眼ではなく,写真あるいは光電子写真装置によって行なわれている。……接眼レンズを通して見える物の何分の1かの明るさしかない物体も写真に撮ることができる。1枚の写真乾板には膨大な量の情報が含まれていることがある。……100万個の星の映像と10万の星雲の映像がそれに含まれていることがある」。
科学者たちはそのような写真を用いて,注目に値する事柄をなし得ます。「天空と望遠鏡」誌はかつて,スペクル・インターフェロメトリーと呼ばれる技法を使えば,赤色超巨星のあるものの表面を明らかにすることができる,と説明しました。ただし,ほかの星は,最も近接している星でさえ,単なる光の点のままです。
肉眼で見ると太陽に一番近い恒星も,望遠鏡で見ると三つの星になります。一つはケンタウルス座プロキシマ星です。ほかの二つは80年ごとに互いの周りを回る一組の星で,ケンタウルス座α星として知られています。太陽を除けば,これらの三つの星は地球に最も近い恒星ですが,それでも地球から4.3光年(40兆㌔以上)離れているのです。「天文学」という本はこう述べています。「太陽の大きさをこのページの句点の一つで表わすとすれば,太陽に一番近い恒星,ケンタウルス座α星という連星はその縮尺でゆくと,16㌔先の二つの点で表わされることになる」。
天の南極を横切って,二つの雲の塊のように見えるものがあります。15世紀のポルトガル人の航海者たちは,それを“岬の雲”と呼びました。後日,それらは有名な探険家,フェルディナンド・マゼランにちなんで名づけられました。望遠鏡によって,それらはいずれも広大な銀河系外星雲であることが明らかになっています。大マゼラン雲だけでも,推定50億の星を有しています。
こうして人間は一巡してもとの場所に戻ってきました。望遠鏡のおかげで宇宙に関する迷信的な概念は収まったものの,畏怖の念を新たにして空を見上げているのです。
隠された世界を見る
ミクロの世界も,人を引きつけるという点では決して劣りません。飽くことを知らない好奇心に動かされて,レーウェンフクは自分のレンズに映るものなら何でも研究しました。ある時,自分の口から唾液を幾らか取って,顕微鏡で調べてみました。驚いたことに,「多くの非常に小さな生きた極微動物が大変かわいらしく動いている」のが見えたのです。それからレーウェンフクはこれら口の中のバクテリアに関する記述とそのスケッチを1683年にロンドンの王立協会に送りました。後日,レーウェンフクは,「人間の口の中の歯に付いている歯垢の中に,一つの王国全体に住んでいる人間の数よりも多くの動物が住んでいるという人がいたらどうだろうか」と感嘆の声を上げました。人間の口の中に住む微生物の数は,現代の推定によれば,幾十億にも達します。
隠された世界を探究する科学者たちは確かに,レーウェンフクでさえびっくりしたであろう事柄を発見してきました。例えば,たった1滴の血液の中に3,500万個ほどの赤血球が含まれているのを現在では見ることができます。さらに,一つ一つの赤血球には2億8,000万個以上のヘモグロビン分子が含まれていることもあります。「たった一つのヘモグロビン分子を構成する1万個の原子の位置を図面にするのがどんなに大仕事か,想像していただきたい」と,コピッジ博士は自著,「進化論: 可能か不可能か」の中で述べています。
微生物 ― 有益か有害か
細菌のことを考えただけでもぞっとする,と言う人は少なくありません。確かに,微生物の中には病気や死の原因になるものもあります。しかし,これは例外であって,そのような微生物ばかりではないようです。
例えば,牛乳を1杯飲んでおいしいと思いますか。牛が飼い葉を消化して牛乳を生産できるようになるには,その胃の中に住む幾兆個もの微生物が必要とされます。良性の細菌は,人間の腸の中にも住んでいます。「微生物学原論」という教科書はこう述べています。「腸内細菌の中には,ビタミンB群の主要なもの,ビタミンEやビタミンKを合成する力を持つものが少なくない。そのようにして生産されるビタミンは,宿主のビタミンの需要を満たす上で少なからぬ貢献をしている」。
小さな微生物は効率のよい清掃局の働きをもしています。科学著述家のルードビッシは次のように書いています。「微生物が死骸や廃棄物を処理しなかったとしたら,廃棄物は積もり積もって,我々はスペースがなくなって死ななければならなくなる。我々の生存は微生物に,すなわち顕微鏡の助けを得て初めて見えるようになる,普通では目に見えない世界に依存していると言っても決して過言ではない」。
装置が改良されて,生物学者たちは微生物そのものをより詳しく観察できるようにさえなっています。これらの微生物も驚くほど複雑です。中には,鞭毛と呼ばれるむちのような尾の付いた微生物もいます。顕微鏡を通して,それらの微生物がほんの1滴の水の中で動き回っているのを見ると,興味をそそられます。ある種のバクテリア(スピリルム・セルペンスと呼ばれる)には,電気プロペラのように回る尾が付いています。(測定したところ,何と毎分2,400回転もしていました!)そしてこのミニ潜水鑑が方向を変えなければならない場合には,反対側の端のスイッチを入れるだけでこと足ります。
顕微鏡 ― その最新の発達水準
レーウェンフクの自家製の装置は,驚いたことに,対象物を250倍以上に拡大することができました。しかし,今日の光学顕微鏡は,対象物を1,000倍ほどに拡大する能力があります。「微生物学原論」という本は,「ありふれたイエバエをそれぐらいに拡大すると,9㍍以上の大きさに見えることになるであろう」と説明しています。
1931年に電子顕微鏡が発明されました。電子の流れを対象物に向けることにより,対象物が100万倍ほどに拡大された像を作り出すことができます。この顕微鏡には重大な欠点が一つあります。電子顕微鏡は生きた試料を研究するために用いることはできないのです。しかし,光学顕微鏡とテレビカメラおよびコンピューター記憶装置を結合させた新しい装置を使って,科学者は生きた細胞の生物学的活動を実際に観察することができるようになりました。ニューヨーク・タイムズ紙はこう伝えています。「直径100万分の1インチ(0.000025㍉)しかない管つまり微小繊維が,食物や老廃物の粒子などを互いに反対の方向に,同時に運搬しているのが見られる」。
このように望遠鏡と顕微鏡は有力な道具です。おかげで人間は自分たちの住む世界 ― そして宇宙 ― に対する驚くような洞察を得ています。では,この新たな洞察は,信仰の必要性を増し加えるでしょうか。それとも,何らかの仕方でその必要性を失わせますか。
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銀河系には推定200の球状星団があり,その各々に数千ないし数十万の星がある
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望遠鏡によって,宇宙には幾十億もの星雲があり,その各々に幾十億もの星のあることが明らかになった
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1滴の血液には幾百幾千万もの赤血球が,一つ一つの赤血球には幾億ものヘモグロビン分子が,その分子各々には1万の原子が含まれている
小さじ1杯の土壌の中に幾十億もの微生物のいることがある
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顕微鏡でしか見えないこのバクテリアの鞭毛は,プロペラのように回転する。中には毎分2,400回転するものもある