マンチェスターの科学技術

マンチェスターはイギリスの主要都市の一つで、1853年に都市としての地位を獲得し、1542年のブリストル以来300年以上ぶりの新都市となった。最初の工業都市とみなされることが多い^[1]マンチェスターは産業革命によって築かれた都市であり、中世以前の歴史はほとんど語られていない。1717年のマンチェスターの人口は1万人だったが、1911年までに230万人にまで急増した^{[2] 。}

マンチェスターは人口と影響力が急増するにつれ、工学における新たな発見、科学的躍進、技術開発の中心地となった。マンチェスターに関連して、有名だが出典が明かされていない名言に「マンチェスターが今日やっていることは、明日は世界の他の国々がやっていることだ」というものがある。^{[3] [4] 「}運河マニア」を生み出した初の「真の」運河、 「鉄道マニア」につながった初の都市間鉄道駅、初のプログラム内蔵型コンピュータなどの先駆的な躍進。この都市は物理学の分野で大きな成功を収めており、電子( JJ トムソン、1897 年)、陽子(ラザフォード、1917 年)、中性子(ジェームズ チャドウィック、1934 年) はすべてマンチェスターで教育を受けた科学者 (チャドウィックとラザフォード) やマンチェスターで生まれた科学者 (トムソン) によって発見された。

マンチェスターで学んだ著名な科学者には、ジョン・ドルトン、ジェームズ・プレスコット・ジュール、JJ・トムソン、アーネスト・ラザフォード、ジェームズ・チャドウィック、アラン・チューリングなどがいます。創造的でボヘミアンな街として見られることも多いマンチェスターは、^[5] 2003年にはイギリスで人口1人あたりの特許出願件数が最も多かった街でもあります。 ^[6]この街にはマンチェスター大学（旧UMIST）と2004年以前はマンチェスター・ヴィクトリア大学がありました。この大学からは合計25人のノーベル賞受賞者が出ており、これより多くのノーベル賞受賞者を輩出しているのはオックスブリッジの大学だけです。この街には科学産業博物館もあり、両分野におけるマンチェスターおよび国の功績を称えています。

1630年、天文学者ウィリアム・クラブトリーは金星の太陽面通過を観測した。クラブトリーはアーウェル川東岸の「ブロートン・スパウト」という村落で生まれ、現在はブロートンの「ザ・プライオリー」として知られる地域の近くで生まれ、マンチェスター・グラマー・スクールで教育を受けた。^[8]彼は裕福な家庭に嫁ぎ、マンチェスターで商人として働いた。しかし、余暇には天文学に大きな関心を寄せていた。彼は惑星の動きを注意深く測定し、正確な天文学的計算を行った。精度を高めて、既存のルドルフの惑星位置表を書き直した。

クラブトリーは1636年から、熱心なアマチュア天文学者ジェレミア・ホロックス（ラテン語表記でホロックスと表記することもあった）と文通していた。彼らを中心に、ウィリアム・ガスコインを含むイングランド北部の天文学者のグループが形成され、英国で初めてヨハネス・ケプラーの天文学を信奉する者となった。このグループは自らを「ノス・ケプラー」と呼び、太陽系の大きさについて現実的な概念を獲得した最初の人々として有名だった。^[9]クラブトリーとホロックスは、ホロックスが予言した通り、1639年11月24日（ユリウス暦、グレゴリオ暦では12月4日）に金星が太陽の前を通過するのを観測、図に描き、記録した唯一の天文学者であった。彼らはまた、2004年6月8日に次の出来事が起こると予言した。2人の通信員はそれぞれ自宅でその出来事を記録しており、実際に会ったかどうかは不明だが、クラブトリーの計算はホロックスが金星の大きさと地球から太陽までの距離を推定するのに不可欠だった。残念ながら、ホロックスはクラブトリーと会う予定の前日の1641年初頭に亡くなった。クラブトリーは1644年7月19日に遺言を書き、1644年8月1日に彼が教育を受けた場所に近いマンチェスター・コレッジエイト教会の境内に埋葬された。^[8]

1761 年に開通したブリッジウォーター運河は、一般的に最も初期の成功した運河とみなされています。ブリッジウォーター運河は、イングランド北西部のランコーン、マンチェスター、リーを結んでいます。この運河は、第 3 代ブリッジウォーター公爵フランシス エガートンの依頼で、ウォースリーの炭鉱からマンチェスターまで石炭を輸送しました。1761 年にウォースリーからマンチェスターまで開通し、後にマンチェスターからランコーンまで、さらにウォースリーからリーまで延長されました。

公爵は多額の資金をこの計画に投資した。ウォースリーからマンチェスターまでの建設費は16万8000ポンド（2023年換算で3270万1440ポンド）だったが^{[10] [11]}、陸上輸送や河川輸送よりも有利だったため、1761年の開通から1年以内にマンチェスターの石炭価格は約半分に下落した。^{[12]この成功は、}運河マニア として知られる熱心な運河建設の時代を刺激した。^[13]バートン・アポン・アーウェルの石造水道橋とともに、ブリッジウォーター運河は主要な工学的成果と見なされた。ある評論家は、完成すれば「[運河]はイギリスで最も、いやヨーロッパで最も素晴らしいものになるだろう。船は場所によっては地下を通り、他の場所では航行可能な川の上を流れ、水と連絡を取らない...」と書いた。^{[14] [15]}

ジョン・ドルトンは1766年にカンバーランドで生まれ、将来有望な若い科学者として1793年にマンチェスターに移住した。彼は「色盲」という概念を仮説として立てたが、これはそれまで正式に議論されたことがなかったため、誰にとっても馴染みのない理論であった。ドルトンは、自身が変色した視力に悩まされていたため、この概念を自身の経験から仮説として立てた。^{[16]ドルトンはその後、元素は}原子と呼ばれる小さな粒子でできていると仮定するドルトン原子説を提唱した。

マンチェスター・リバプール・ロードは、マンチェスターにあるリバプール・アンド・マンチェスター鉄道のかつての駅で、1830年9月15日に開業した。^[17] L&MR駅は、すべてのサービスが時刻表付きの蒸気機関車によって牽引された世界初の都市間旅客鉄道の終着駅であった。現在、ここは現存する世界最古のターミナル鉄道駅である。^{[18] [19]}この駅は、路線がハンツ・バンクでマンチェスター・アンド・リーズ鉄道に接続するように延長された1844年5月4日に旅客サービスを停止した。リバプール・ロードは、マンチェスター・ヴィクトリア鉄道駅に取って代わられた。^{[21]リバプール}・ロードが運行を停止して以来、現在も使用されている最古の鉄道駅は、同じく1830年9月15日に開業したアールズタウン駅である。 ^{[22]ただし、この駅は現在も}科学産業博物館によって保存されている。

スコットランドの化学者ロバート・アンガス・スミスは1840年代にマンチェスターを訪れた。マンチェスターでの研究でスミスは産業革命の副産物である酸性雨の存在を発見した。 ^[23]スミスはその後、環境意識の向上を推進し、マンチェスターの有害蒸気削減協会の設立に協力し、空気の悪さがもたらす影響についての意識を高めた。^[23]

ジョセフ・ウィットワースはチェシャー州ストックポート（現在のグレーター・マンチェスター）出身のエンジニア兼発明家でした。彼は才能ある機械工として、また他の様々なエンジニア職で活躍し、人生の長い期間マンチェスターの工場で働きました。ウィットワースは最終的に世界初の標準ねじ山システムを考案しました。 ^{[24]彼が1841年に作成したシステムは、}英国規格ウィットワースとして知られるようになりました。

ホイットワースはホイットワース銃も発明した。これはライフル銃の発展における大きな飛躍であり、当時のどの銃器よりもはるかに優れた射程距離をもたらした。南北戦争では、非常に精度の高いホイットワース銃に銃身と同じ長さの3つの倍率スコープを装備した南軍兵士が、当時としては前代未聞の距離である約800ヤード（731.5メートル）の距離から北軍将校を射殺したことが知られていた。^{[25] [26] [27]}そのため、ホイットワース銃は、最初の狙撃銃ではないにしても、最も初期の例の1つと考えられている。^{[28]彼の功績を称え、マンチェスターの多くの建物には}ホイットワース通りなど彼の名が付けられている。彼の遺贈の一部として、彼に敬意を表してホイットワース美術館が設立された。

1850 年代までにマンチェスターは工業都市に成長しましたが、その急速な発展は都市のインフラに大きな負担をかけました。水道、下水道、交通機関 (通常は運河経由) などの工学的開発により、マンチェスターは前進するために必要な物資を供給されました。

1840 年代、マンチェスター市水道局は、需要に対応するために水供給を増やすためのインフラを建設する必要があると市当局に勧告しました。この供給源として当然の選択は降雨量の多い地域であり、マンチェスターに十分近い 3 つの選択肢がありました。湖水地方、ピーク ディストリクト、スノードニアは、多数の谷がある伝統的に雨の多い地域で、大きな貯水池には理想的です。これは却下され、代わりにジョン フレデリック ベイトマンの提案、つまりマンチェスター東部の ロングデンデール渓谷に 6 つの貯水池からなる供給チェーンを建設するという提案が採用されました。

マンチェスターの水需要の増加に対応するには、さらなる技術的偉業が必要でした。1890 年から 1925 年にかけて、サールミアからヒートン パーク貯水池まで サールミア水道橋が建設されました。

1880年代に、新しいマンチェスター船舶運河の計画が提案された。このアイデアを推進したのはマンチェスターの製造業者ダニエル・アダムソンで、彼は1882年6月27日に自宅であるディズベリーのタワーズで会合を開いた。彼はランカシャーのいくつかの町の代表者、地元の実業家や政治家、そして2人の土木技師、ハミルトン・フルトンとエドワード・リーダー・ウィリアムズを招待した。フルトンの設計は潮汐運河で、閘門はなく、マンチェスターへの水路は深くなっていた。市は海抜約60フィート (18 m) にあるため、ドックと岸壁は周囲の水面よりはるかに下にあっただろう。ウィリアムズの計画は、一連の擁壁の間の水路を浚渫し、入港する船舶をマンチェスターまで持ち上げるための一連の閘門と水門を建設することだった。 ^[29] 両方の技師は提案を提出するよう求められ、ウィリアムズの計画はその年の後半に議会に提出される法案の基礎として選ばれた。^[30]マンチェスター船舶運河は開通後、一時的に世界最長の船舶運河となり^[31]、1960年代のピーク時には英国で3番目に忙しい港となりました。

1894年に船舶運河が開通すると、世界初の新しい工業団地の計画が進められていた。船舶運河開通の2年後、投資家のアーネスト・テラ・フーリーは、サー・ハンフリー・フランシス・ド・トラッフォードが所有する1,183エーカー（4,790,000 m ²）^[33]の田舎の邸宅を36万ポンド（2023年の5260万ポンドに相当）で購入した。^{[34] [10]}フーリーは、マンチェスターに近く運河の端にあるこの場所を、運河に面した1.5マイル（2.4 km）の正面に沿って建設された工業団地^[35]から森で仕切られた高級住宅地として開発するつもりだった。^[36]

運河の交通量が予想より遅れて実現したため、フーリーとマーシャル・スティーブンス（船舶運河会社のゼネラルマネージャー）は、トラフォードパークの産業開発が船舶運河と地所の両方にもたらす利益に気付きました。1897年1月、スティーブンスはトラフォードパーク地所のマネージングディレクターに就任し、^[35] 1930年までその職に留まり、後に共同会長兼マネージングディレクターを務めました。^[37]

5年以内に、ヨーロッパ最大の工業団地であるトラフォードパークには40社の企業が拠点を置いていた。運河沿いの最も古い建物は穀物サイロで、穀物は小麦粉や綿花を積んだ船のバラストとして使われていた。1898年に第9ドックの向かいに建てられた木造サイロ（ 1940年のマンチェスター大空襲で破壊された）は、ヨーロッパ最大の穀物倉庫だった。CWSは1903年にトラフォード埠頭の土地を購入し、ベーコン工場と製粉所を開設した。1906年にはサンミルを購入し、1913年に拡張して、独自の埠頭、エレベーター、サイロを備えた英国最大の製粉所を作った。^[38]

運河の内陸部では、イギリスのウェスティングハウス・エレクトリック・カンパニーが敷地の11パーセントを購入した。ウェスティングハウスのアメリカ人建築家チャールズ・ヒースコートは、蒸気タービンとターボ発電機を製造した工場の計画と設計の大部分を担当した。1899年までにヒースコートはマンチェスター船舶運河会社の倉庫15棟も設計した。^[38]フォードやメトロポリタン・ヴィッカーズなどのエンジニアリング会社は、今日まで残っているケロッグなどの非エンジニアリング会社と並んで、トラフォード・パークに大きく存在していた。トラフォード・パークには、米国外で初めてフォードの革新的なモデルT自動車を生産する工場もあった。 ^[39]

第二次世界大戦中、トラフォードパークは、英国が敵に対して技術的に優位に立つことを目的とした、エンジニアリングの製造と開発の重要な中心地となった。トラフォードパークに廃工場があったため、フォード・オブ・ブリテンは、影の工場計画の責任者であったハーバート・オースティンから、航空機エンジン製造ユニットに転換する可能性について打診された。1940年5月、118エーカー（48ヘクタール）の敷地に新工場の建設が開始され、その間にフォードの技術者たちはダービーへの調査に出かけた。彼らの主任技術者は、使用されている許容範囲が彼らには広すぎるとスタンレー・フッカー卿にコメントしたため、2万枚の図面をフォードの許容範囲に合わせて再描画する必要があり、これには1年以上かかった。^[40]フォードの工場は、潜在的な爆撃による被害を最小限に抑えるために2つの異なるセクションに分かれて建設され、1941年5月に完成し、同月に爆撃された。当初、工場は適切な労働力を集めるのに苦労し、多数の女性、若者、未訓練の男性を雇用しなければならなかった。それにもかかわらず、最初のマーリンエンジンは1か月後に生産ラインから出荷され^[41]、1943年までには週200台のペースでエンジンが製造され、その時点で合弁工場は年間18,000台のマーリンを生産していた。フォードの機械への投資と再設計の結果、マーリンの製造に必要な10,000工数は3年間で2,727時間に短縮され、1台あたりのコストは1941年6月の6,540ポンドから戦争の終わりまでに1,180ポンドに低下した。スタンレー・フッカー卿は自伝『大した技術者ではない』の中で、「マンチェスターのフォード工場が生産を開始すると、マーリンは豆の殻をむくように生産された。航空省に不合格になったエンジンの割合はゼロだった。生産された30,400台のエンジンのうち、不合格になったものは1台もなかった」と述べている。^[42]トラフォード・パーク工場では、7,260人の女性と2人の常駐医師と看護師を含む約17,316人が働いていた。 [41]マーリンの生産は1945年8月に減少し始め、1946年3月23日についに停止した。 [ ^{43 ]}

船舶運河は最盛期を過ぎましたが、ヨーロッパ最大の工業団地であるトラフォード パークに今も残っており、船舶輸送量を増やす計画があります。その重要性は、英国唯一の船舶運河であるマンチェスター船舶運河という工学上の成果と、トラフォード パークの世界初の工業団地の成長によって強調されています。

19世紀後半から20世紀初頭にかけて、マンチェスターは物理学、特に原子核物理学の中心地としての先駆的な評判を得ました。「核家族」^[44]は、マンチェスターで原子核物理学を研究した科学者のグループに付けられた別名です。「家族」は、18世紀後半のトムソンから始まり、中性子を発見した1930年代のジェームズ・チャドウィックで終わる、原子核物理学の世代を通じた一貫した発展を強調しています。アーネスト・ラザフォードはしばしば「原子核物理学の父」と呼ばれますが、電子と同位体を発見し、最終的には後に原子分裂を行うラザフォードに教えたJJトムソンについても同様に言えるでしょう。マンチェスターの「核家族」の一員であった科学者には、 JJトムソン、アーネスト・ラザフォード、ニールス・ボーア、ハンス・ガイガー、アーネスト・マースデン、ジョン・コッククロフト、ジェームズ・チャドウィックなどがいた。

JJトムソンはマンチェスター生まれの物理学者で、チータムヒル出身で、14歳でオーウェンズ・カレッジに入学しました。 ^[45]トムソンは1897年に電子を発見し、同位体を発見したほか、質量分析計を発明しました。これらすべてが、 1906年のノーベル物理学賞受賞につながりました。トムソンはプラムプディングモデルも提唱しましたが、これは後にラザフォードによって科学的に誤りであることが確認されました。

1907年、ケンブリッジ大学 でトムソンに師事していた科学者アーネスト・ラザフォードがマンチェスターに移り、マンチェスター・ヴィクトリア大学の物理学科長に就任した。ラザフォードはラザフォード模型を提唱し、後にニールス・ボーアが改良してボーア模型を提唱した。^{[46]ラザフォードは後に}ニールス・ボーア、ハンス・ガイガー、アーネスト・マースデン、ジェームズ・チャドウィックなどの弟子たちに多大な影響を与えた。ラザフォードの主な業績は1917年に「原子を分裂させる」ことであった。 ^[44]

20 世紀初頭の航空の出現以来、マンチェスターは数多くの有名な航空会社の本拠地となっており、最も有名なのはアブロです。

1910 年、フランスの飛行士ルイ・ポーランはロンドンからマンチェスターまで約 12 時間で飛行しました。ポーランは1906 年に デイリー メール航空賞を初めて受賞しました。

ジャック・アルコックは1892年11月5日、イングランド、ストレトフォードのオールド・トラッフォード、シーモア・グローブで生まれた。ストックポートのヒートン・チャペルにあるセント・トーマス小学校に通った。^[47]飛行に興味を持ち始めたのは17歳の時。1910年に、マンチェスターの初期の飛行家であるチャールズ・フレッチャー工場長^[48]と、モーター技術者でマンチェスター航空クラブの創設者であるノーマン・クロスランドの助手になった。この時期に、アルコックは、デモンストレーションパイロットであり、イタリアのスピリト・マリオ・ヴィアーレ社製の航空エンジンの英国販売代理店でもあったフランス人のモーリス・デュクロックと出会った。

デュクロックは、サリー州ブルックランズ飛行場の整備士としてアルコックを採用し、彼はデュクロックの飛行学校で飛行を学び、1912年11月にパイロット免許を取得した。1914年の夏までに、彼はファルマン複葉機でヘンドン・バーミンガム・マンチェスター間の航空レースに出場できるほど熟練していた。彼はトラフォード・パーク飛行場に着陸し、その日のうちにヘンドンに帰還した。アルコックは第一次世界大戦中にイギリス海軍航空隊で経験豊富な軍用パイロットおよび教官となったが、爆撃中に撃墜され、トルコで捕虜となった。

戦後、アルコックは飛行士としてのキャリアを続けたいと考え、大西洋を真っ直ぐに横断する初の飛行家となるという挑戦を引き受けた。アルコックとアーサー・ウィッテン・ブラウンは1919年6月14日午後1時45分、ニューファンドランド島のセントジョンズを離陸し、1,980マイル (3,186 km) を飛行した後、16時間12分後の1919年6月15日、アイルランドのクリフデン近郊のデリーギムラ湿原に着陸した。この飛行は悪天候の影響を強く受け、正確な航行が困難だった。この勇敢な2人組は乱気流、計器の故障、翼の着氷にも対処しなければならなかった。この飛行は改造されたヴィッカース ヴィミー爆撃機で行われ、ロンドンのデイリー・メール紙が大西洋を真っ直ぐ横断する初の飛行に提供した賞金1万ポンドを獲得した。マンチェスターのサザン墓地にある彼の墓には、他のマンチェスターの著名人とともに大きな石碑が建てられている。^[49]彼は、ジョン・アルコック、メアリー・アルコック、エドワード・サムソン・アルコック、エルシー・モーズリーの4人とともに、「イングランド国教会、区画G、墓地番号966」の墓地に埋葬されている。

1910年、エクルズ生まれのアリオット・ヴァードン・ローがマンチェスター市中心部のグレート・アンコーツ・ストリートにあるブラウンズフィールド・ミルにアブロ社を設立した。アブロ社はファーンワース生まれの航空機設計者ロイ・チャドウィックとともに、20世紀の有名なイギリスの航空機をいくつか設計することになる。第二次世界大戦用に考案されたアブロ・ランカスター爆撃機はアブロ・マンチェスターの再開発されたバージョンであり、その後スーパーマリン・スピットファイアと並んで戦争中の最も重要なイギリスの航空機となった。

1930年代、天文学者のバーナード・ラヴェルはマンチェスターに移り、マンチェスター・ヴィクトリア大学の宇宙線研究チームの研究員となった。戦時中、彼は戦争遂行を支援するためレーダーシステムの開発などに取り組んだ。戦後、彼は宇宙線の研究を続けたが、広大なマンチェスターでは背景放射線と光が研究の妨げとなった。彼はマンチェスター市から離れたチェシャー平原の南、ジョドレルバンク天文台に設置される大型電波望遠鏡の資金集めに尽力することを決意した。

ナッフィールド財団と政府からの寄付金により資金が提供され、建設当時世界最大の望遠鏡であった高さ89メートルの構造物が1957年に稼働しました。^[50]

この望遠鏡は1957年10月に運用を開始したが、これは世界初の人工衛星スプートニク1号の打ち上げ直前のことであった。スプートニクを知っていたのはソ連の上層部だけで、衛星を追跡していたのはラヴェル望遠鏡であった。スプートニク自体の通信は家庭用ラジオで簡単に受信できたが、ラヴェル望遠鏡はレーダーでスプートニクのブースターロケットを追跡できる唯一の望遠鏡であり、1957年10月12日の真夜中直前に初めてその位置を特定した。^{[51] [52]}ラヴェル望遠鏡はまた、1957年11月16日の真夜中過ぎにスプートニク2号の運搬ロケットの位置を特定した。 ^[53]ジョドレルバンク望遠鏡はその後も新しい人工衛星の追跡を続け、長距離弾道ミサイルレーダーシステムとしても機能した。この有益な特徴により、この望遠鏡はイギリス政府から資金提供を受けることができた。^[54]ジョドレルバンク天文台は現在マンチェスター大学によって運営されており、2011年にユネスコ世界遺産に推薦されました。^[55]

1946年12月、ストックポート生まれのフレデリック・キャランド・ウィリアムズがマンチェスターに戻り、マンチェスター・ヴィクトリア大学の電気工学部長に就任した。ウィリアムズは、第二次世界大戦中に電気通信研究施設で共に働いていたトム・キルバーンも採用した。2人はキルバーンが取り組んでいたブラウン管の完成に取り組み、最終的に2進データの保存を可能にしたウィリアムズ管を考案した。 ^{[56]結果的に2人は}マンチェスター・ベイビーの開発に取り組み、1948年6月21日にマシンの電源がオンになった。^[56]現代の基準からすると性能は低かったが（ベイビーのワード長は32ビット、メモリは32ワード）、世界で初めてデータを保存できるコンピュータであり、コンピュータサイエンスの世界に革命をもたらした。

ベイビーは実現可能な設計を提供し、マンチェスター・マーク1でより使いやすく実用的なコンピュータの開発が始まった。アラン・チューリングも加わり、大学は開発を続け、1949年10月までにマーク1が完成した。^{[56]コンピュータは1949年6月16日と17日にエラーなく正常に動作した。このコンピュータと}インデックスレジスタの実装の成功により、35件の特許が取得された。^[56]

1978年、マンチェスター生まれのロバート・G・エドワーズと彼の同僚パトリック・ステップトーによる10年に及ぶ研究の末、体外受精で生まれた世界初の赤ちゃん、ルイーズ・ブラウンが誕生した。^[57]ルイーズ・ブラウンは1978年7月25日午後11時47分にオールダム総合病院で誕生し、医学史に新たな一ページを刻んだ。体外受精は、これまで赤ちゃんを授かる可能性がなかった不妊カップルを助ける新しい手段となったのである。

技術の進歩により妊娠率は上昇し、2010年には体外受精で約400万人の子どもが誕生したと推定されている^{[58]。そのうち約17万人は提供された}卵子と胚から生まれたものである^{[59] [60] [61]。} 2010年、ロバート・G・エドワーズは「体外受精の開発」によりノーベル生理学・医学賞を受賞した。 ^[58]

2010年、マンチェスター大学の物理学者アンドレ・ガイムとコンスタンチン・ノボセロフは、グラフェンに関する研究でノーベル物理学賞を受賞しました。^{[62] 2004年に分離に成功し、この「奇跡の素材」 [63]}の研究開発は今日も続けられ、実用的な日常的な用途が模索されています。^[64]翌年の2011年、英国政府は英国でのグラフェンのさらなる開発を可能にするために5000万ポンドの資金提供を発表しました。^[65]

• マンチェスター科学産業博物館

引用

文献