消えるスプーン

消えるスプーン

著者	サム・キーン
公開済み	2010年7月12日（ハードカバー）
出版社	リトル・ブラウン・アンド・カンパニー
出版地	アメリカ合衆国
メディアタイプ	印刷物、電子書籍、オーディオブック
ページ	400ページ（ハードカバー）
番号	0316051640（ハードカバー）

『消えるスプーン: 元素周期表に見る狂気、愛、世界史の真実の物語』は、科学記者サム・キーンによる2010年の本です。この本は、2010年7月12日にリトル・ブラウン・アンド・カンパニー社からハードカバーで最初に出版され、2011年6月6日にリトル・ブラウン・アンド・カンパニー社のバックベイ・ブックスからペーパーバックで発売されました。

この本は、周期表の歴史に焦点を当て、いくつかの化学元素がその発見者にどのような良い影響または悪い影響を与えたかを示す短編小説で構成されている。この本で取り上げられている人物には、ラジウムの発見でキャリアをほぼ台無しにした物理学者で化学者の マリー・キュリー、短編小説「悪魔に売られた」でラジウムでできてポロニウムでできた服を着た悪魔を登場させた作家のマーク・トウェイン、画期的な研究でノーベル物理学賞を受賞したものの、女性であるという理由で常に反対に直面した理論物理学者のマリア・ゲッパート＝マイヤーなどがいる。本のタイトルはガリウムを指しており、その融点は華氏85度で、お茶のカップにスプーン1杯入れると溶けてしまう。^[1]

サム・キーンはこの本の冒頭で、周期表の基本とその仕組みについて説明しています。周期表の構成と、なぜそのように構成されているのかを説明しています。また、周期表の構成の重要性を強調し、なぜそのように構成しなければならないのかを正当化しています。周期表は、そのレイアウトがなければ機能しないと述べています。元素の位置がその機能と強さを表すと述べています。元素表を城、元素をこの城を建てるためのレンガに例えています。次に、周期表に金属、ガス、希ガス、ハロゲンなどが含まれ、どのように構成されているかを説明します。

キーンは、イオンの全体的な働きについても論じています。彼は、原子が電子を他の分子に与えたり、電子を奪ったりして電子と結合し、正味の電荷を得ることでイオンがどのように作られるかを説明しています。彼は、正味の電荷が元素と周期表の配置に及ぼす重要性を述べています。彼は、電子殻と、特定の元素が電子を隠し共有しない一方で、他の元素が共有する仕組みについて説明しています。キーンは、電子の挙動が周期表を形成する指針であると説明しています。この章の終わり近くで、彼はマリア・ゲッパート＝マイヤーと彼女の科学への貢献について語っています。

著者は、炭素、シリコン、ゲルマニウムの関係に焦点を当てています。炭素がアミノ酸の骨格であり、あらゆるものの構成要素であることを説明しています。炭素のおかげで、アミノ酸はすべて互いにくっついていることを論じています。次に、炭素元素について説明し、炭素がすでに 4 つの電子を持っているため、炭素が 8 つの電子でその外側のエネルギー レベルを満たそうとし、4 つの原子にくっついていることを説明しています。

次に、キーンはシリコンについて説明します。一般的に、シリコンは炭素に似ており、エネルギー レベルを満たすためにさらに 4 つの原子に結合しようとするため、いとこ同士であると彼は述べています。シリコンが直面する大きな問題は、シリコンには炭素のように酸素に結合する生命維持能力がないことです。二酸化ケイ素は致命的になる可能性がありますが、二酸化炭素はそうではありません。この章で、キーンはゲルマニウムとシリコンとの類似点について説明します。これらの元素は両方とも半導体であり、このため、技術目的に使用できます。サムは、ゲルマニウムを「家族の厄介者」と表現します。なぜなら、技術にはゲルマニウムではなくシリコンが使用されるからです。ゲルマニウムにとって残念なことに、シリコンは電子機器にはるかに適しており、人類が月に送られたときや、コンピューターや携帯電話が作られたときにゲルマニウムの代わりに使用されました。

著者はロバート・ブンゼンとその経歴について調べています。ブンゼンはヒ素に情熱を注いでいましたが、爆発により生涯半盲となり、そのためにブンゼンバーナーを発明しました。著者は、最初の周期表を作成したとされるドミトリ・メンデレーエフなど、周期表に貢献した多くの人々について論じています。メンデレーエフは、まだ発見されていない他の元素を予測しました。彼は、既知の62の元素を列と行に配置しましたが、これを試みた科学者は彼だけではありませんでした。ユリウス・ローター・マイヤーも独自の周期表に取り組みました。メンデレーエフは、どの元素をそこに入れればよいか分からなかったため、ランタノイドの部分を空白のままにしていました。行方不明の元素は、後にスウェーデンのイッテルビーという鉱山で発見されました。ヨハン・ガドリンなどの研究者は、行方不明の元素を見つけるためにイッテルビーまで足を運んだ多くの科学者とともに、ランタノイドのクラスターを単離しました。全部で 7 つのランタノイド元素が発見され、そのうち 6 つはメンデレーエフの元素表によって予測されていました。

著者は元素の起源の理論について語り、ビッグバン理論とすべての元素がどのように作られたかを論じています。次に、星の研究によって生じたビッグバンに関する混乱と、特定の元素が星にしか存在しない理由について論じています。キーン氏は、若い星にはヘリウムと水素しかなく、古い星には数十の元素があるために科学者が混乱していると述べています。次に、星とその元素を説明する 1957 年の有名な論文B2FHについて説明します。この論文を要約し、地球の元素、超新星、太陽系、巨大ガス惑星の形成、岩石惑星の形成について説明します。

キーンは、第一次世界大戦と第二次世界大戦における化学兵器とそれらの関与について論じています。キーンは、戦争とその始まりについて簡単にまとめ、トロイ戦争と関連付けています。彼は、スパルタ人がアテネを追い出そうと、木の束、ピッチ、臭い硫黄をアテネに投げ込んだが失敗した様子を説明しています。米国を除くすべての科学先進国が、1899 年に戦争での化学兵器を禁止するハーグ条約に署名したにもかかわらず、この協定は破棄されました。各国は、臭素と塩素の使用について秘密裏に調査しました。

最終的に、キーンは、人々が飢え死にするのを防ぐために農業を助けるためにアンモニアを開発したが、アンモニアはドイツによる窒素爆薬の製造に使われたフリッツ・ハーバーのような人物を検証します。著者は、これがフリッツの人生と家族に与えた影響について説明します。この章の終わりに向かって、キーンは、武器と殺人のための元素を得るために国々が行ったことを説明しています。

キーンはヘンリー・モーズリーについて話すことから始めます。モーズリーは、X線の波長、元素が持つ陽子の数、および元素の原子番号の間に数学的な関係を見つけたことで有名です。彼はまた、放射性元素を分類するのに役立つ電子銃を作り、それによって新しく発見された元素を反証することもできました。モーズリーは第一次世界大戦中に戦場で亡くなり、彼の死をきっかけに科学者はモーズリーが論じた失われた元素を探すことになりました。周期表は、より多くの元素が発見されるにつれて拡張されました。タイムラインに続いて、キーンは中性子がどのように発見され、人々が放射能に興味を持ち、研究を始めたかについても説明しました。今後の放射能研究は、原子爆弾製造の希望とともにマンハッタン計画の発展につながりました。モンテカルロ法と組み合わせたマンハッタン計画は成功し、原子爆弾の製造が可能になりました。モンテカルロはその後、コンピューターとさらなる核兵器の開発に努めました。これがガンマ線爆弾の開発につながりました。キーンは、マンハッタン計画の退役軍人たちが、人類を絶滅させられるコバルト爆弾をどのようにして発明したか、また、核戦争に負けるという米国とソビエト政府間の取り決めについても説明して、この章を締めくくっている。

サム・キーンは主に、周期表の最後の元素の発見を強調しています。グレン・シーボーグとアルバート・ギオーソはカリフォルニア大学バークレー校で共同研究を行い、少なくとも周期表の元素の6分の1を発見しました。これは歴史上誰よりも多くの元素数です。元素の発見には多くの実験が必要で、ちょっとしたミスが実験全体を台無しにし、何千ドルも無駄にする可能性があります。キーンは、これらの最後の元素の命名権をめぐって巻き起こった多くの議論や争いについて論じました。ロシア人は1964年にバークレーチームよりも先に元素104を発見し、後に元素105を発見しましたが、両チームがわずか数か月違いで元素106を発見したことで争いが起こり、命名権をめぐる大争いが始まりました。意見の相違は1990年代まで続きましたが、争いや確執があまりに激しかったため、最終的な名前はIUPAC（国際純正・応用化学連合）が付けなければなりませんでした。彼らは両チームのデータを調べ、名前のリストを作成しました。両チームには、希望する名前のリストがありました。シーボーグは、彼の名にちなんで元素が命名された当時は存命であり、そのような出来事が起こった当時に生きていた最初の人物であった。

著者は、周期表の詳細を認識することの重要性について論じています。そうすれば、ライナス・ポーリングとエミリオ・セグレが犯した科学史上最大の2つの間違いを避けることができたかもしれません。著者は、さまざまな科学者によって何度も発見されたとされているが、実際にはエミリオ・セグレが最初に発見した元素43について論じ始めます。次に、ライナス・ポーリングがDNA鎖の真の形を発見しようとしたときに犯した基本的な間違いについて語ります。代わりに、ジェームズ・ワトソン、フランシス・クリック、ロザリンド・フランクリンの研究が、DNA鎖の真の形と形態の発見につながりました。

タリウム、鉛、ポロニウム、カドミウム、ビスマスなどの元素は、有毒元素としても知られています。カドミウムが日本に及ぼした大きな影響についても説明しました。カドミウムは、主に亜鉛の採掘時に、絶えず水に投棄されていました。この絶え間ない投棄により、最終的には毒水による稲の中毒に至りました。その結果、「イタイイタイ」または「痛い痛い」と呼ばれる病気が発生し、人々はひどい痛み、肝不全、骨の損傷に苦しみました。この恐ろしい病気と有毒水の関係が発見されるまでには長い時間がかかりました。サムは、タリウムと、それが人を殺すために使用された方法について説明しました。著者は次に、ビスマスの半減期が 20 京年であり、他の元素よりも長く生き続けることを説明しています。

キーンは、前述の有毒元素の実験をした人々について言及している。例えば、自宅の裏庭で電池のリチウムとトリウムを使ってウラン233を作ろうとし、すぐにその企てで逮捕されたデイビッド・ハーンなどである。キーンは、この元素を人々の食べ物や飲み物に入れる実験をしたグラハム・ヤングについても論じている。彼は精神病院に送られたが、退院後も人々を毒殺し続けた。毒殺した多くの人々のうち、彼が殺したのはたった3人だけだった。

キーンは、さまざまな元素のさまざまな用途について論じています。彼は、銀の皿で食事をすることが昔の将校に与えた良い影響について論じています。次に著者は、 1564年に酔った状態で剣の決闘で鼻梁を失ったティコ・ブラーエについて論じています。キーンは、彼が銀で鼻を作ったところ、見た目が良くなり、感染症を防ぐのに役立ったと述べています。次にキーンは銅の用途について語ります。彼は、銅は建物の配管、ダクト、チューブに使用されていると述べています。次に彼はガドリニウムについて論じ、それが不対電子を持っているため最も磁性のある元素の1つであり、MRIで腫瘍を検出するのに役立ち、現代科学で使用されていると述べています。ガドリニウムは、不対電子の配列のため、癌の腫瘍を攻撃するためにも使用できます。キーンは、この薬が将来、実際の外科的介入なしで外科的治療を行うのに役立つ可能性があると述べています。章の中盤で、キーンはルイ・パスツールとキラリティーに関する彼の発見について論じています。パスツールは低温殺菌法を開発し、狂犬病予防ワクチンを開発しました。この章の終わりに、キーンはゲルハルト・ドーマクと、彼が最初の抗菌薬と細菌避妊法の発見に貢献したことを検証します。

キーンは元素がどのように人を欺くかについて論じています。彼は、シミュレーション中に NASA の技術者が死亡したことを語っています。1981 年 3 月 19 日、5 人の技術者が NASA のケープ カナベラル本部で定期的なシステム チェックのためにシミュレーション宇宙船で作業していました。彼らは宇宙船エリアに入ることを許可されましたが、その 2 秒後に全員が倒れ、救助隊が到着したときには 3 人だけが救助されました。残りの人々は純窒素雰囲気による酸素欠乏症で亡くなりました。著者は次にチタンについて、感染を防ぐためのインプラントでのチタンのさまざまな用途、チタン上で骨の成長に影響を与えるためのチタンの欺瞞的な方法について語ります。次にキーンはベリリウムについて取り上げます。彼は、ベリリウムは有毒であるにもかかわらず、摂取すると非常に甘く感じられると述べています。また、急性ベリリウム病を引き起こします。この元素を多く扱っていたためにこの病気にかかった人の例として、エンリコ フェルミがいます。フェルミは53歳で肺炎で亡くなったが、肺はベリリウムのせいで完全にずたずたになっていた。しかし、フェルミは胃がんで亡くなった。引用されていないこの誤りでキーンが述べているように、亡くなったのはハーバート・L・アンダーソンで、享年74歳だった。キーンはこの章の最後で、ヨウ素とその健康効果、インドがヨウ素の効果に気づかなかったこと、そしてガンジーの塩の行進について論じている。

サム・キーンは元素と政治の相互作用を検証します。次に、マリー・キュリーとピエール・キュリーの生涯と発見について語ります。1890年代、キュリー夫妻は放射性元素に関する有名な研究を始めました。その研究と発見により、マリーとピエール・キュリーは1903年にノーベル物理学賞を受賞しました。その後、2人はピッチブレンドを煮詰めて、ポロニウムとラジウムという2つの新しい放射性元素を発見しました。2人はまたもノーベル賞を共同受賞することになりましたが、ピエールが亡くなったため、マリーだけが受賞しました。次に、キーンは彼らの娘、イレーヌ・ジョリオ＝キュリーと夫のフレデリック・ジョリオ＝キュリーについて語ります。イレーヌは、亜原子粒子を照射することで、扱いにくい元素を人工的に放射性元素に変換する方法を発見し、この発見により1935年にノーベル賞を受賞しました。彼女は後年、研究室で爆発したカプセルを吸い込んだことが原因で白血病を発症しました。最後に、キーンはリーゼ・マイトナーとオットー・ハーンとの素晴らしい研究に対する不当な扱いについて言及している。二人はブレビウムとして知られる元素91を発見したが、その後プロトアクチニウムに変更された。リーゼは女性であり、第二次世界大戦の勃発により、彼女はその時もその後も賞を授与されなかった。オットー・ハーンはノーベル賞を受賞したが、彼女については触れなかった。

サム・キーンは、過去に通貨として使用されていた元素について論じ、今日の通貨は亜鉛、銅、ニッケルでできた紙幣と硬貨だけであることと比較しています。次に、キーンはミダス王と彼の「黄金の手」の物語について語ります。そして、真鍮と金の類似点と相違点について語り続けます。著者は、ゴールド ラッシュに伴う狂気と、誰もが金を求め、それを手に入れたいと願ったことについて論じます。キーンは、1896 年のオーストラリアでのゴールド ラッシュの背景にある物語を説明し、「愚者の金」について語ります。

さらに、キーンは、テルルを分解すると金が見つかるということがわかってから、テルルを捨てなくなったため、テルルが流行した別の流行についても語っています。キーンは次に、偽造紙幣が世界的に深刻な問題になっていると語っています。

ヨーロッパでは、ユーロ紙幣にユーロピウムと蛍光染料が混ぜられています。特殊なレーザーを当てると、ヨーロッパの木炭スケッチが本物のユーロ紙幣のように見えます。最後に、アルミニウムについて、商業目的で使用される前は金よりも高価だった理由について説明しています。

キーンは資金と科学の共生関係について説明しています。科学のコストが高くなるにつれて、資金が豊富な人だけが偉大な発見ができるようになったと説明しています。次に、科学と政治の著述家であるヨハン・ヴォルフガング・フォン・ゲーテの業績について論じます。ゲーテは大胆な主張をすることで知られており、その 1 つが二重置換反応でした。ゲーテのこれらの主張は、科学者ヨハン・ドブレライナーのキャリアに役立ちました。最後に、狂気と多くの発作で知られたロバート・ローウェルについて語ります。しかし、リチウムで治療すると、彼は変わり、彼の仕事も変わり、彼に対する人々の反応も変わりました。

キーンはウィリアム・クルックスに触れて病理学を紹介する。クルックスは海で兄のフィリップを失い、家族は悲しみに打ちひしがれた。彼らは悲しみを表現するために心霊術に頼った。クルックスとその家族は兄とコミュニケーションを取ろうと降霊会に頻繁に出席するようになった。彼は1874年に「心霊と呼ばれる現象についての調査ノート」を出版したが、同僚たちは彼が気が狂ったと思った。クルックスは最終的に心霊研究を辞め、科学に戻って他のテーマに集中した。次にキーンはスタンレー・ポンズとマーティン・フライシュマンによる常温核融合研究について語る。常温核融合は、排出物のない効率的な新しいエネルギー源になるはずだった。ポンズとフライシュマンはこの新しいエネルギー源を発見し、その結果を確認するために同じ実験を何度も行ったが、どのテストも同じ結果は出なかった。しかし、2人は記者会見を開いて新しい発見を発表した。常温核融合は大きな注目を集めたが、結局は詐欺であることが判明した。

キーンは、ロバート・ファルコン・スコットの南極探検の物語を語ります。多くの科学者が南極点に到達する最初の人々となることを試みましたが、ロアール・アムンセン率いるチームがすでに南極点に到達していました。アムンセンチームは無事に旅から戻りましたが、スコットのチームは吹雪と低温による燃料供給の喪失のため南極点で遅れました。ロバート・ファルコン・スコットと彼の仲間は南極点で亡くなりました。

この章全体を通して、キーンはサンプルを得るために極度の温度にさらされた要素について論じました。キセノンとクリプトンは、-240 F という低温にさらされました。サムは、レーザー ビームがイットリウムとネオジムによって生成される仕組みを説明します。キーンは、最も強力なレーザーは米国のレーザーよりも強力で、ネオジムが混入されたイットリウムの結晶を使用していると述べています。レーザーは可視光を生成しますが、メーザーは可視光ではなく、マイクロ波を生成します。メーザーは、チャールズ タウンズが研究し、1964 年にノーベル賞を受賞するまでは不可能だと考えられていました。

この章で、キーンは泡とドナルド・グレイザーの泡の研究について論じています。グレイザーがビールを飲みながら泡を見つめ、素粒子物理学について考えていたのがきっかけだったと、キーンは述べています。グレイザーは泡の仕組みをさらに研究したかったので、泡箱を作りました。ビールで満足のいく泡が出なかったため、液体窒素を使用しました。泡箱で行った研究により、彼は33歳の若さでノーベル賞を受賞しました。キーンは、アーネスト・ラザフォードと、彼が新しい元素とベータ粒子を発見するきっかけとなった放射能研究についても書いています。この研究と発見により、彼は1908年にノーベル賞を受賞しました。

Kean 氏は、 NIST (米国国立標準技術研究所) とBIPM (国際度量衡局)における完璧主義について検証しています。これらの機関は、世界中で使用されている基本的な物理単位と標準を定義する責任を負っています。この章全体を通して、Kean 氏はキログラムの原型と、かつてメートルを正確に定義するために使用されていたパリの金属棒について説明しています。また、星や惑星を見る昔の方法と比較した、現代の世界の時刻の読み方についても説明しています。この章の最後では、微細構造定数の測定精度の向上について説明しています。最も初期の測定では 1/136 でしたが、時が経つにつれて 1/137.0359 にまで精度が上がりました。Kean 氏がこれらのトピックについて説明しているのは、人々が正確さを追求するために講じてきた対策を強調するためです。

最後に、サム・キーンがフランシウム、「魔法の元素」、そして周期表の将来について語ります。これまでに誰かが入手したフランシウムの原子の最大値は 1 万個で、その寿命はわずか 20 分でした。フランシウムは非常に希少であるため、アスタチンよりもさらに見つけるのが困難です。豊富に存在していた場合、その高レベルの放射線は致命的になります。マリア・ゲッパート・メイヤーが発見した「魔法の元素」には、2、8、20 などの追加の安定元素が含まれています。キーンは、「安定の島」と周期表の将来について語ります。キーンは、アルファは 1/137 であり、アインシュタインの相対性理論では光より速く移動できるものはないと述べられているため、137 番元素が最後の元素になるという説がありますが、これは理論的には 137 番を超える元素は物理的に入手または作成できないためですが、科学は変化する可能性があります。

『消えるスプーン』に対する批評家の評価は、おおむね好意的である。^{[2] [3]} サイエンスニュースとスミソニアン両誌は、その幅広い魅力と文章を高く評価し、^[1]サイエンスニュースは、キーンが歴史上の時代ごとにトピックを扱うことを選んだことで、「元素がいかに本質的なものであるのかを明らかにし、この化学の本が化学者以外の人々にも魅力的である理由を説明する」のに役立ったとコメントした。^[4]ニューヨークタイムズは、そのレビューでやや批判的であり、テキストは面白いがトピックが飛び飛びすぎると感じた。^[5]

この本は、以下の言語を含むいくつかの言語に翻訳されました。

• Guerres et paix chez les atomes (フランス語)、JC Lattes、2011、ISBN 978-2-7096-3521-9。

• 周期表物語：ヒ素から亜鉛までの元素の文化史、ヒュー・アルダーシー・ウィリアムズ著

• 公式サイト