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サー・トーマス・ラルフ・マートンKBE、DSc、FRS [ 1 ]（1888年1月12日 - 1969年10月10日）は、イギリスの物理学者、発明家、美術品収集家でした。彼は特に分光法と回折格子に関する研究で知られています。
サリー州ウィンブルドンで生まれたトーマス・ラルフ・マートンは、エミール・ラルフ・マートンとヘレンの唯一の息子で、ヘレンはトーマス・ミーツの娘であり、トーマス・ミーツはフランシス・ベーコン卿の秘書を務めたトーマス・ミュータス卿の子孫である。エミール・マートンは、1860年に長兄がロンドンで創業したヘンリー・R・マートン商会のパートナーとして、一時期、家族の金属取引事業に携わっていた。もう一人の兄弟であるウィリアム・ラルフ・マートンは、1881年にフランクフルト・アム・マインで金属取引会社を設立し、ドイツで2番目に大きな会社、そして世界最大の非鉄金属鉱業会社となった。この2社は、ニューヨーク市のアメリカン・メタル・カンパニーとともに、緊密に協力していた。
トーマスはファーンバラ・スクールとイートン・カレッジで教育を受け、そこで物理学の教師であったT・C・ポーター博士から研究を始めるよう勧められた。1905年にイートンを卒業してから1906年にオックスフォード大学ベリオール・カレッジに入学するまでの間、彼はロンドン大学キングス・カレッジで研究活動を行った。ベリオール・カレッジでは、同じくイートン出身の著名な学者たち、ジュリアン・グレンフェル、ロナルド・ノックス、ジュリアン・ハクスリーと肩を並べた。
マートンの病弱な体質と科学者としての将来性を考慮し、オックスフォード大学は最終試験を受けずに研究論文の執筆に専念することを許可した。これは異例の特権であった。硝酸セシウム 溶液の性質に関する研究により、彼は1910年に理学士号を取得した。その間、彼は幅広く読書に励み、分光法の技術向上に関する多くのアイデアを練っていた。学生時代には、父親の家に簡易的な実験室を設けていた。
1912年、彼はW・H・ソーヤー中佐の娘である（ヴァイオレット）マージョリーと結婚し、研究所を携えてロンドンのギルバート・ストリートにある自宅に移り住んだ。二人の共同研究は57年間続き、その間、数日以上離れることは一度もなかった。
1913年以降、マートンの私設研究所から論文が次々と発表された。彼はそこで最新の分光装置を組み立てていた。初期の研究は溶液の吸収スペクトルに関するものだったが、すぐに気体のスペクトルと天体物理学へと研究対象を移し、これらが彼の研究の主要分野となった。初期の論文は、実験手法の美しさと正確さで際立っていた。1916年、彼はオックスフォード大学から理学博士号を取得し、キングス・カレッジ・ロンドンの分光法講師に任命された。同年、友人のJWニコルソンとの最初の共著論文が発表された。ニコルソンの卓越した数学的解析とマートンの実験技術が結びついたのは幸運な偶然だった。この論文は、凝縮放電におけるスペクトル線の広がりを扱ったものだった。マートンは独創的な手法を用いて、隣接する原子間の磁場の影響でスペクトル線が部分的に分裂することによって生じるスペクトル線の不連続性を測定した。二人は同じ手法を水素とヘリウムのスペクトル測定に応用し、実験室で初めていくつかの恒星線の強度分布を再現することに成功した。
1919年、ベイリオル・カレッジはマートンを研究フェローに選出し、オックスフォード大学は彼を分光法の准教授（1923年からは教授）に任命した。彼は一連の問題に取り組み、通常は若い学生を助手として用いた。彼は1920年に王立協会に選出され[ 1 ]、1922年にはシドニー・バラットとともに、水素のスペクトルに関する同協会のベーカー記念講演を行った。彼らは水素の二次スペクトルにおけるいくつかの矛盾を解消し、それが水素分子に起因することを示した。また、微量の不純物がガススペクトルに及ぼす深刻な影響も明らかにした。1923年、マートンはオックスフォードを離れ、ワイ川沿いの3マイルにわたる鮭釣り場付きのヘレフォードシャーのウィンフォートン・ハウスに移り住んだ。彼は射撃が得意で、非常に腕の良い釣り人だった。彼は研究室をウィンフォートンに移し、スポーツライフと科学研究を両立させた。
第一次世界大戦は彼の研究活動をほとんど妨げなかった。健康上の理由で現役勤務を拒否された彼は、1916年に王立海軍予備役の少尉に任官した。1915年には、サー・マンスフィールド・スミス＝カミングによってMI6に選ばれ、新設されたこの組織に任命された最初の科学者となった。彼は過マンガン酸カリウム、アンチピリン、硝酸ナトリウムなど、さまざまな化学溶液を用いてインクの実験を行った。スパイには精液から不可視インクを作るよう助言もしたが、手紙を受け取った人から臭いに関する苦情が出たため、最終的にはこの方法は中止された。ドイツのスパイが衣服に隠していた秘密インクを特定し、新しい秘密筆記方法を発明した彼の功績は、戦功報告書で言及された。
マートンの科学論文は1928年と1947年の間に約20年の空白期間がある。この間、彼は研究室で精力的に研究に取り組み、発明の特許を取得していた。回折格子は彼の生涯にわたる関心事の一つであり、ここで彼の発明の才能が最も発揮された。良質な回折格子は希少で高価であったため、彼は1935年に、元の平面回折格子にセルロースエステル溶液の薄層を塗布することで、光学品質を損なうことなく回折格子を複製する方法を考案した。溶媒が蒸発すると、彼はこの薄層を剥がし、その溝のある面をガラス板上の湿ったゼラチン膜に貼り付けた。乾燥すると、ゼラチンには元の格子の模様が忠実に記録された。
1948年、マートンは回折格子の加工技術において重要な基礎的進歩を遂げた。1880年以来、回折格子はローランズの方法によって溝ごとに加工されてきた。これに代わり、マートンは鋼鉄製の円筒に非常に細かい螺旋を連続的に加工し、それを自身の複写法によってゼラチンを塗布した平面上に展開した。しかし、旋盤ではピッチ誤差のない螺旋を加工することは不可能であったため、マートンは独創的な装置によってこれを解消した。それは「チェイシング旋盤」と呼ばれるもので、一次旋盤加工された螺旋にコルク片を押し付けた「マートンナット」に取り付けられた工具を用いて、同じ円筒に二次螺旋を切削した。周期誤差はコルクの弾性によって平均化され、解消された。[ 2 ]
マートンはこれらのプロセスを国立物理研究所（NPL）に引き継ぎ、さらなる開発を依頼した。そして、これらのプロセスは大規模な研究プログラムの基礎となった。マートンとNPLの手法によって作られた「ブレーズド」回折格子は、研究や産業向けに高分解能の安価な赤外分光計を実現する上で非常に大きな価値を持ち、また、この手法で作製された長尺回折格子は、工学計測や工作機械制御に利用されるようになった。
マートンは父の家の実験室で、新しく発見されたさまざまな燐光粉末に陰極線を照射した。彼は、すべてが鮮やかに光るものの、残光が短く弱いことに驚いた。実験によって、これはスペクトルの励起線と発光線がほとんど重ならないためであり、適切な粉末を混ぜることで残光を長くできることを発見した。彼は、粉末を二重に重ねることで、後方の層から放出された光が前方の層を励起し、持続的な残光が得られることに気づいたが、この技術には実用的な用途がないように思われたため、1938年にヘンリー・ティザード卿からそのような長い残光を実現できるかどうか尋ねられるまで、33年間そのことを忘れていた。マートンは返信で答えることができ、その後すぐに防空委員会への参加を要請され、そこで彼の発見が、バトル・オブ・ブリテンでの勝利に貢献した二重層長持続レーダースクリーンを可能にしたことを知った。
彼が戦時中に発明した他のものには、探照灯で爆撃機から反射される光の割合を1パーセント未満に減らす黒色塗料、戦闘機の加速のために燃料に亜酸化窒素を使用する技術、そしてV1飛行爆弾対策に使用された戦闘機用の回折式距離計などがある。
1939年から1956年まで、マートンは王立協会の会計係を務め、そこで彼のビジネスに関する知識と経験は大いに役立った。彼は協会の財政を管理するために専門家委員会を組織し、慈善団体がそれまで金縁株に限定されていた企業株に投資する権限を与えられたのは彼のイニシアチブによるものだった。彼の会計係在任中、協会のすべての基金の収入は大幅に増加した。[ 3 ]
1930年、マートン家の5人の息子の長男であるジョンがイートン校の絵画賞を持ち帰ったことが、彼と父親の人生における転換点となった。マートンは潜在的な興味を呼び覚まし、息子とともに数ヶ月間イタリアに滞在し、ルネサンス絵画の偉大なコレクションを巡った。彼は1450年から1520年までの絵画の素晴らしいコレクションを作り始めた。1944年から亡くなるまで、彼はナショナル・ギャラリーの科学諮問委員会のメンバーであり、1957年から1965年までは委員長を務めた。また、1955年から1962年まではナショナル・ギャラリーとナショナル・ポートレート・ギャラリーの評議員も務めた。マートンは1944年にナイトの称号を授与され、1956年には王立アカデミーの会計係としての功績によりKBEに任命された。[ 4 ]彼は1951年にホルウェック賞、 1958年に王立協会のラムフォード・メダルを受賞した。
「表情、立ち居振る舞い、衣装において、その時代の生活、趣味、色彩を非常に明確に伝える肖像画が優先される。…次に、もともとは公の礼拝ではなく家庭の私的な空間のために制作された、小規模な宗教画群が続く。…フンガイのプレデッラやカッソーニの3点のように、物語性によって人々を魅了する絵画もいくつかあり、また、素描はより精緻な作品のための習作として、見る者を惹きつける。」
素描を含む作品のうち22点はイタリアの作品で、10点は北イタリアの作品だった。
マートンの天性の鑑識眼は、彼が収集した数々の傑作によって示されている。イタリア絵画の最高傑作は、ニューボロー・コレクションにあったボッティチェッリの「メダリオンを持つ若者の肖像」で、現在はワシントンのナショナル・ギャラリーに貸し出されている。[ 5 ]これは1941年に1万7000ポンドで購入された。彼は、かつてオットー・H・カーンやクロフォード卿のコレクションにあったカッソーネのパネルや、ヨーク市立美術館でかつての仲間と再会したフンガイの「聖クレメンスの殉教」のプレデッラ・パネルも所有していた。バルトロメオ・モンターニャ作「寄進者と聖母子」は、現在リバプールのウォーカー・アート・ギャラリーに所蔵されており、このヴィセンテの巨匠の作品の中でも最も美しいもののひとつで、アルフレッド・モンド博士のコレクションから国立美術館への遺贈から除外された最高の絵画である。シニョレッリによる若い戦士の傑出したチョーク習作は、1980年にクリスティーズを通じて非公開の取引でウォーカー・アート・ギャラリーに売却された。北部の絵画のうち7点は肖像画で、最も古いものは、かつてギヨーム・フィラストルの作品と考えられていた「男性の肖像」で、長年国立美術館に貸し出されていたが、現在はロヒール・ファン・デル・ウェイデンの熱心な弟子によるものと考えられている。1940年に18,500ポンドで購入されたこの作品は、1987年にクリスティーズを通じて税金の代わりに売却され、現在はコートールド美術研究所に所蔵されている。下記にカタログ掲載されているベハムの作品群は、シャーフのカタログでは誤ってミーリッヒの作品とされていたが、同時代のドイツ人画家であるクラナッハとハンス・クレルの肖像画によって適切に補完されていた。トーマス卿は額縁が作品の印象にどれほど重要な役割を果たすかを理解しており、この点において、同世代の他の主要なコレクターからも高く評価されていた額装師ポラックに恵まれていた。
マートンにとって絵画がどのような意味を持っていたのかは、彼がいくつかの考えを書き留めたノートの中の2つの箇所からある程度推測できる。
「信号対雑音比」は物理学でよく使われる用語です。実際、検流計の偏向をどれだけ正確に読み取れるかから、カクテルパーティーでの会話をどれだけ理解できるかまで、私たちが理解し測定しようとするすべてのものに当てはまります。ここで信号とは誰かが私たちに話している内容であり、雑音とは他のゲストの雑談の総和です。美術にも当てはまります。おそらく史上最高の芸術作品の一つであるミケランジェロのサン・ピエトロ大聖堂のピエタでは、ほとんど信号だけで雑音はほとんどありませんが、アクション・ペインターの作品では雑音だけで信号はほとんどありません。アクション・ペインターの作品に新しいものはありません。レオナルド・ダ・ヴィンチはメモの中で、「さまざまな染みや異なる種類の石が混ざった壁を見ると、何かの場面を想像しようとしているときには、山などで飾られたさまざまな風景や、無限の数のものに似ていることに気づくでしょう」と述べています。 「それを個別の、よく練られた形態に分解することができる。」
「現代の『DIY（自分でやる）』の時代では、私たちは自ら『個々の要素を整理し、よく練られた形に分解する』ことが求められています。しかし、中にはそれを偉大な芸術家に任せたいと思う人もいるでしょう。」
彼のコレクションを見れば、サー・トーマスが偉大な芸術家たちを高く評価していたことは明らかだった。しかし、彼の所有欲は際限のないものではなかった。
「絵画は女性のようなものだ。一緒に暮らしたいとは思わないけれど、鑑賞できる絵画は数多く存在する。」
1947年、マートンはバークシャー州メイデンヘッド・シケットにあるスタビングス・ハウスを購入した。広々とした部屋は、彼の絵画コレクションにとって理想的な場所だった。相当な財産家であった彼は、おそらくイギリスで最後の私設物理学研究所を維持していた。そこでの研究に基づいた論文や特許が次々と発表された。1957年に数回の重篤な手術を受け、その後はほとんど自宅から出ることはなくなり、1969年10月10日に自宅で亡くなった。