この 水しょうの かたまりは「ニムルドの レンズ」と よばれて います。たて4センチ、よこ3センチくらいの 大きさで、まん中が ふくらんだ「とつレンズ」の 形を して います［1］。

むかしの 人が、字を 大きく して 見る ために つかったのかもしれません。それとも、太ようの 光を 1てんに あつめて 火を おこす ために つかったのかもしれません。どちらも、はっきりとは わかって いません［1］。

この水晶のかたまりは「ニムルドのレンズ」と呼ばれています。縦4.2cm、横3.45cmほどの大きさで、真ん中がふくらんだ「凸レンズ」の形をしています［1］。

昔の人が、字を大きくして見るために使ったのかもしれません。それとも、太陽の光を1点に集めて火をおこすために使ったのかもしれません。どちらも、はっきりとは分かっていません［1］。

ニムルドのレンズは、縦4.2cm、横3.45cm、最大の厚さ0.62cmの平凸レンズで、焦点距離は約12cmとされる。紀元前8世紀ごろ(紀元前750〜710年ごろ)のものとされ、1850年にイギリスのレヤードが古代アッシリアの都ニムルド(現在のイラク北部)の北西宮殿跡で発掘した。1853年に刊行されたレヤードの発掘報告書で紹介され、現在は大英博物館が所蔵している［1］。

細かい楔形文字を彫るための拡大鏡だったという説、太陽光を集めて火をおこす道具だったという説、装飾品として偶然レンズに近い形になっただけという説がある。所蔵先の大英博物館自身は「実用性はほとんどなかっただろう」と評価しているが、決め手を欠くまま、用途は今も研究者のあいだで議論が続いている［1］。

「ニムルドの レンズ」が ほんとうに つかえたのかを かんがえる まえに、レンズが どうして ものを 大きく 見せたり、光を あつめたり できるのかを 見て みましょう。

光は、水や ガラスに 入る とき、すすむ むきが すこし かわります。光が まがる ことを「くっせつ」と いいます。まん中が ふくらんだ とつレンズは、ふちより まん中の ほうが あついです。そのため、レンズに まっすぐ 入って きた 光は、はしっこも まん中も、だいたい 1つの てんに あつまるように むきを かえます。この てんを「しょうてん」と いいます［2］。

ものの 1つの てんから 出た 光も、ひろがりながら レンズに とどき、レンズで まがって、むこうがわの 1つの てんに あつまります。ものの どの てんでも おなじ ことが おきるので、そこに かみを おくと、ものの かたちが うつります。これを「ぞう」と いいます。うつった ぞうは、うえと したも、みぎと ひだりも、さかさまです［2］。

むしめがねで ものが 大きく 見えるのは、ものを しょうてんより レンズに ちかい ところに おいた ときです。この ときは 光が 1つの てんに あつまらず、レンズの むこうに、ものより 大きな すがたが 見えます［2］。

「ニムルドのレンズ」が本当に使えたのかを考える前に、レンズがどうしてものを大きく見せたり、光を集めたりできるのかを見てみましょう。

光は、水やガラスに入るとき、少し向きを変えます。これを「屈折」といいます。真ん中がふくらんだ凸レンズは、ふちより真ん中のほうが厚いです。そのため、レンズにまっすぐ入ってきた光は、はしっこも真ん中も、だいたい1つの点に集まるように向きを変えます。この点を「焦点」といいます［2］。

では、なぜ像ができるのでしょう。物の1つの点から出た光は、広がりながらレンズに届きます。凸レンズはその光を屈折させ、反対側の1つの点に集めます。物のどの点でも同じことが起きるので、そこにスクリーンを置くと、物の形が写ります。これが像です。写った像は、上下も左右も逆さまになります［2］。

虫めがねで物が大きく見えるのは、物を焦点よりレンズに近いところに置いたときです。このときは光が1点に集まらず、レンズの向こう側に、物より大きな像が見えます。これを「虚像」といいます［2］。

「ニムルドのレンズ」が実際に使えたかを考える前に、レンズがなぜ像を作るのかという原理を確認しておこう。

光は、空気からガラスや水のような屈折率のちがう物質に入るとき、進む速さが変わることで進行方向を変える。これが屈折だ。凸レンズは中心部がふちより厚く、場所によって傾きの異なる面を持つため、光軸に平行に入射した光線は、理想的な条件のもとでは、光軸上のほぼ1点に向かって屈折する。この点が焦点であり、レンズの中心から焦点までの距離が焦点距離だ(実際のレンズでは、収差と呼ばれるわずかなずれが生じる)［2］。

像ができる理由は、この延長にある。物体上の1点から広がって出た光のうち、レンズに入った光は屈折して、反対側のほぼ1点に集まる。物体の各点がそれぞれ別の1点に対応するので、その位置にスクリーンを置くと物体の形が写る。これが実像で、上下左右が物体と逆向きになる。一方、物体を焦点の内側に置くと光は1点に集まらず、レンズをのぞく目には、レンズの向こう側に拡大された虚像が見える。虫めがねは、このはたらきを使っている［2］。

いまから 2000年 いじょう まえ、ローマの 哲学者てつがくしゃセネカは、水を いれた まるい ガラスの いれものを とおして 見ると、字が 大きく 見える ことを しるして います［3］。

もっと まえ、いまから 2400年くらい まえの ギリシャの げきの せりふにも、「お店に ある、とうめいな 石を つかって 火を つける」と いう ことばが 出て きます。この ころには すでに、光を あつめて 火を おこす どうぐが しられて いたようです［3］。

今から2000年以上前、ローマの哲学者セネカは、水を入れた丸いガラスの入れものを通して見ると、字が大きく見えることを書き残しています［3］。

もっと前、今から2400年くらい前のギリシャの劇のせりふにも、「お店にある、透明な石を使って火をつける」ということばが出てきます。このころにはすでに、光を集めて火をおこす道具が知られていたようです［3］。

では、この原理は、いつごろから人に知られていたのか。古代ローマの哲学者セネカ(紀元前後の人物)は、著書『自然研究』のなかで、どんなに小さく不明瞭な文字でも、水を満たした球形のガラス容器を通して見ると大きくはっきり見える、という趣旨のことを書き残している。凸レンズによる拡大という現象が、経験として知られていたことがうかがえる［3］。

火おこしのほうは、さらにさかのぼる。紀元前424年に上演された古代ギリシャの喜劇作家アリストパネスの『雲』には、登場人物が「薬屋にある、あの透明で美しい石を見たことがあるか。あれで火がつけられるのだが」と語る場面がある。これが、レンズを使って火をおこす道具についての、現存する最も確実な言及とされる。1世紀のローマの博物学者・大プリニウスも、水を満たした容器で日光を集めて布に火をつけたり、凸レンズを傷の焼灼に使ったりしたことを書き残している［3］。

いまから 700年くらい 前、イタリアで「めがね」が うまれました。でも、だれが さいしょに 作ったのかは、いまも わかって いません［4］。

むかし「この 人が 作った」と いわれて いた、きぞくの 人が いました。でも あとに なって、その 人は、じつは この 世に いなかった ことが わかりました。だれかが つくった 話だったのです。ほんとうに めがねを 作った 人の 名前は、けっきょく のこって いません［4］。

今から700年くらい前、イタリアで「眼鏡」が生まれました。でも、誰が最初に作ったのかは、今も分かっていません［4］。

昔「この人が作った」と言われていた、貴族の人がいました。でもあとになって、その人は、じつはこの世にいなかったことが分かりました。誰かが作った話だったのです。本当に眼鏡を作った人の名前は、結局残っていません［4］。

レンズが人の目を助ける眼鏡になったのは、いつ、誰の手によるのか。1306年、ドミニコ会修道士フラ・ジョルダーノ・ダ・リヴァルトが行った説教のなかに、「眼鏡はこの20年以内に発明された」という一節がある。ここから逆算し、眼鏡の発明は1286年ごろ、イタリアのフィレンツェ周辺と推定されている［4］。

では、発明者は誰なのか。諸説研究されてきたが、いまだ特定されていない。ピサの修道士アレッサンドロ・デッラ・スピナが、正体を明かさなかった別の誰かの発明品をもとに自分でも作れるようにし、それを独占せず皆に分け与えたという記録が残っているが、この話も後に否定されている。1684年からは「フィレンツェの貴族サルヴィーノ・デリ・アルマティが発明した」という説も広まったが、20世紀の研究で、この人物自体が実在しない、後世の作り話だったことが判明した。誰が最初にレンズを2枚、フレームに収めることを思いついたのかは、今も歴史の謎のままだ［4］。

めがねは 700年くらい 前から ありました。でも、「なぜ 光が まがるのか」を、けいさんで あらわせる ように なったのは、もっと あとの ことです。

1621年、オランダの スネルと いう 人が、光が まがる ときの きまりを 見つけました。光が、空気から 水や ガラスに 入る とき、すすむ はやさが かわります。その ため むきが かわる、と いう しくみです［5］。

眼鏡は700年くらい前からありました。でも、「なぜ光が曲がるのか」を、計算で表せるようになったのは、もっとあとのことです。

1621年、オランダのスネルという人が、光が曲がるときの決まりを見つけました。光が、空気から水やガラスに入るとき、進む速さが変わります。そのため向きが変わる、というしくみです［5］。

レンズは使えても、光がなぜ曲がるのかは、長いあいだ説明されなかった。眼鏡というレンズの応用品は13世紀末から存在していたが、光がなぜ、どのくらい曲がるのかを定量的に説明する法則が確立されるまでには、300年以上の時間がかかった。

1621年、オランダの数学者ヴィレブロルト・スネルは、光の屈折角と入射角の関係を実験によって見いだしたとされる。もっとも、スネル自身はこれを生前に公刊しておらず、友人たちのあいだで回覧されるにとどまった。異なる物質のあいだで光の速度が変わることが屈折の原因であり、入射角と屈折角の正弦の比は、2つの物質中での光の速度の比に等しいという関係だ。これが後に「スネルの法則」と呼ばれるようになった［5］。

めがねは、近くの 字を 大きく 見る どうぐでした。でも 1609年、イタリアの ガリレオと いう 人が、とつレンズと おうレンズを くみあわせて、遠くの ものを 大きく 見る「ぼうえんきょう」を 作りました［6］。

ガリレオは、この ぼうえんきょうで 月を 見ました。月の 表面には、山や たにが ある ことが わかりました。つぎの 年には、木星の まわりを まわる 4つの 星も 見つけました［6］。

眼鏡は、近くの字を大きく見る道具でした。でも1609年、イタリアのガリレオという人が、凸レンズと凹レンズを組み合わせて、遠くのものを大きく見る「望遠鏡」を作りました［6］。

ガリレオは、この望遠鏡で月を見ました。月の表面には、山や谷があることが分かりました。次の年には、木星のまわりを回る4つの星も見つけました［6］。

眼鏡は近くの字を見る道具だった。ところが、同じ凸レンズと凹レンズの組み合わせが、遠くを見る道具になる。1608年、オランダで望遠鏡が発明されたという話を耳にしたガリレオ・ガリレイは、自ら試作にとりかかった。1609年、平凸レンズと平凹レンズを一直線に並べる構成にたどり着き、口径42mm・倍率9倍の望遠鏡を製作。まもなく20〜30倍まで倍率を上げた［6］。

この望遠鏡を夜空に向けると、何が見えたのか。ガリレオは、1609年に月の表面に山や谷、つまり凹凸があることを観測し、1610年には木星のまわりを公転する4つの衛星を発見した。これらの発見は同年、著書『星界の報告』にまとめられた［6］。

家に 虫眼鏡むしめがねや、めがねが あったら、まん中と ふちの あつさを くらべて みましょう。まん中が あつい「とつレンズ」は、光を あつめて ものを 大きく 見せます。まん中が うすい「おうレンズ」は、ぎゃくに 光を ひろげます。手で さわって、ちがいを たしかめて みましょう。

家に虫眼鏡や、眼鏡があったら、真ん中とふちの厚さを比べてみましょう。真ん中が厚い「凸レンズ」は、光を集めてものを大きく見せます。真ん中が薄い「凹レンズ」は、逆に光を広げます。手でさわって、違いを確かめてみましょう。

家に虫眼鏡や、近視用・遠視用の眼鏡があれば、レンズの断面の厚みを見比べてみよう。凸レンズと凹レンズでは光の曲がり方が逆になる。虫眼鏡を太陽に向け、白い紙の上でピントを合わせると、焦点距離を実際に測ることもできる(光を集めた点は紙を焦がしたり発火させたりするほど熱くなるため、必ず大人と一緒に、コンクリートや石など燃えない場所の上で、ごく短い時間だけ試すこと。まぶしいので、太陽そのものや反射光を直接のぞきこまないこと)。