流量計測の歴史…aA0312-01
0385-9886/04/¥500/論文/JCLS〔連載〕

流量計測の歴史＜４．計測技術の芽生え＞

㈱オーバル

小川胖

Yutaka Ogawa

１．天才の時代与えたトリチェリとパスカルを中心にそのエピソード

前号では近代技術の先駆者レオナルド・ダ・ヴィンについて記してみたい。彼等の研究は圧力に関するもチについて、少し詳しく記したが、その時代のもののであるが、流量計測には欠かせない状態量であるがか、後世に描かれたものか判らないが、若かりし頃の所以である。

彼の肖像画があるので、写真１に示す。ベレー帽風の帽子を被ったダ・ビンチである。

２．流体の計測
トリチェリ（Evangelista Torricelli、伊、1608 〜47）は才能のある若きイタリアの貴族であった（写真２）。

写真１ 若き日のレオナルド・ダ・ヴィンチ

さて時代が17 世紀に移るが、「この時代は近代科学

写真２ トリチェリの肖像が完全に成立した輝かしい世紀であったが、技術史においては産業革命に至る過渡期の時代であり、創造的彼はガリレオに少しの間師事し、特にガリレオが発明は見られず、自然科学の研究が必要とした実験用「ポンプは吸込み高さが9m 以上になると吸い上げられ機械器具の進歩改良に終始したのである。
」と湯浅光ない」としたことに興味を覚えた。

朝氏は述べているが、私はこの時代は計測技術の芽生えた時代ではないかと思うのである。

この問題について、彼は唯一常温で液体である金属の水銀で実験を始めた。というのは、水銀は水よりもこの世紀の前半は、ガリレイ（望遠鏡、天文対話、13 倍も重いので、大気圧柱が水よりも1 ／13 の高さ力学対話）、ケプラー（惑星運動）、デカルト（解析幾にしかならないであろうと考えた。そこで長さが２ヤ何、運動学）、ハーヴィー（血液循環）、トリチェリード（約1.8m）のガラス管に水銀を満たし、入口を（真空）、パスカル（大気の圧力）と後世によく知られ指で押さえながら、水銀で満たされた皿に垂直に立てた蒼蒼たるメンバーが現れる、まさに「天才の時代」て浸した。するとガラス管の上部が空間となり、水銀であった。この中で流体計測の歴史に、著しく影響をの柱の高さは約30 インチ（760mm）を示したのであ50

計測技術 2004. 2.

流量計測の歴史…sる。この動作を再現すると第１図のようになる。これ

リチェリの理論が正しければ、高所ほど圧力が低いたが気圧計発明の歴史的瞬間なのである。

め水銀柱は低くなるはずである。結果はまさにその通りであった。この時、ペリエは「我々は驚きと喜びとで興奮してしまった。
」と述べている。
パスカルはさらに「静止している流体においては、圧力はすべての方向に等しく伝えられる」という「パスカルの原理」を発見したのである。
同じ頃の1652年にゲーリッケ（Otto von Guericke、独、1602 〜86）は空気ポンプを発明している。彼は30 年戦争の恐怖の真最中に生きた若者であった。
1631 年に失業して故郷のマグデブルグから離れるが、帰郷後市長にまでなった人物である。
最初の空気ポンプは大樽を水で満たし、ポンプで水抜きしようと試みたが、漏れが生じ失敗に終わった。次に銅製の球殻の中の空気を、ポンプで抜こうとしたが、球が大気圧により座屈

第１図 トリチェリの大気圧実験して壊れてしまったという。しかし、終にかなりの真空度の空

しかしこの気圧計は日毎にふらふらと安定しなかっ気ポンプを完成した（第２図参た。彼は、これは空気の圧力が変化しているからで、照）。彼が行った実験で一番有それを正確に計測しているのであるとしたが、残念な名なのは、「マグデブルグの半がらこれを証明することなしに39歳の若さで早死して球」である。これは二つの半球しまった。水銀入りガラス柱が気圧計になることを証

殻を注意深く一つに合わせ内部明したのは、パスカル（Blaise Pascal、仏、1623 〜の空気を抜き真空にした。半球の両端をそれぞれ８頭62）である。パスカルはトリチェリの実験にいたく興の馬で反対側に引張らせたが、引き離せなかったとい味を持った。時は1648年9 月であった。その頃彼はパう。いかに真空が強いか、否、大気圧による力がいかリに居たが、義弟のペリエ（F. Perier）にAuvergneに強いかを示す実験であった。その後中に空気を入れの標高 1,465m のピュイ・ド・ドーム山（Puy-de-ると二つの半球は簡単に引き離されたという。その実Dome）に案内してもらい、実験を行った。義弟は気験の様子を写真４に示す。

圧計を何ヶ所かの高さの異なる傾斜に置いた。もしト第２図 空気ポンプ

写真５は円筒と平板の組合せで出来た空気ポンプを真空にして人力で引き離そうとしている別の実験風景画である。
ボイル（Robert Boyle、英、1627 〜91）は化学者に分類されているが、いわゆる「ボイル・シャルルの法則」で特に気体流体に関し著名な実績を残している。彼は片端が閉止しているU形のマノメータを用いて空気の弾性を発見した。開放端から水銀を注いでいくと閉止端側の空気のボリュームが圧縮されるのを目視し、計測した。これにより次の有名な式を導入した。即ち気体の圧力と温度をそれぞれP、T、体積をVで表し、ガス定数をRとするとPV = RT

写真３ パスカルの肖像が成立つというものの原点である。

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写真４ 「マグデブルグの半球」実験

Secretorum Naturae（自然の秘密結社の意）が最初のものであった。しかしマジックと「黒い技術」の疑いがかけられ、間もなく解散してしまった。次にデラ・ポルタとガリレオとそのメンバーによってAccademia dei Lincei（おおやまねこの科学の意）が1603年にローマに創設されたが、これは敬意が払われ存在意義のある近代的なものと考えられていた。最も重要なのは、Accademia del Cimento（実験のアカデミーの意）が二人の兄弟によって1651 年に創設されたことである。ガリレオのもとで勉強していた二人
写真５ 空気の圧力の実験（ゲーリッケ）の兄弟は国内外の科学者を招き彼らの実験装置を使わせ、実験に参加させた。このInvisible college（透明大学の意か？）の精神の主役を演じたのは、ガリレオの二人の弟子トリチェリと著名な数学者ビンセンツオ・ビビアニの二人であった。

Accademia del Cimento で使用されていた計器を写真７に示すが左の二つが温度計で右のものはハイドロメータ（今の基準体積計であろう）である。

写真６ ボイルの肖像

３．アカデミーの創設
今でこそ科学、技術の研究は電話、ファクシミリ、E −メイルなどの情報機器の発達と航空機など交通機関の発達により、あっという間に世界を駆け巡ってし

写真７ Accademia del Cimento で使用された計器まう。しかし前近代の研究者、技術者は研究や実験を夫々独自にやらざるを得なかったが、お互いの技術を４．ニュートン力学形成の意義共有する組織としてアカデミーの創設が考えられた。

17 世紀後半に入るとボイル、フック、ニュートン、古代ではギリシャ・アテネのアカデミーが有名だが、ライプニッツ及びホイヘンスなど近代科学の基礎を築

中世に入ってからは 1560 年にナポリに創設されたいた科学者が続々登場するが、17 世紀最大の収穫は52

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写真８ ニュートンの肖像画

なんといってもニュートンの「プリンシピア」（1687年）の出版であろう。
後世ヘッセン教授はニュートンの「プリンシピア」の内容が、この時代の経済及び技術の要求から生じた

第３図 ライプニッツの手紙

物理的課題と一致することを指摘している。ヘッセン
は当時の３つの顕著な部門−交通、工業及び軍事−における諸問題を次のように列挙している。
a 水上運輸について「力学対話」やニュートンの「プリンシピア」がこの世紀で非常に有用であったのである。
ま た 上 記 諸 問 題 中 aの qw、sの we、dのq 船の積載能力と速度との増加
w 船の浮揚力の改良、その安全率、航続力の増
加と操縦の簡易化
e 航海中の船の位置、磁差、潮時の決定法

rtyuは流体力学及び流体技術の問題であり、これらの学問発展への需要の素地が出来上がっていたと言えるのである。

r 国内水路の完成及びそれと海との連絡、運河と水門の建設
s 鉱山業について

またニュートンとライプニッツによる微積分法の発明は以後の科学技術問題解明の手段として大いに役立っていることは周知のとおりである。

q 非常な深坑からの鉱石の引揚げ
w 坑内の通風手段

第３図のライプニッツの手紙に書かれた積分記号に注目したい。

e 排水及び導出装置、ポンプの問題

最後に、トリチェリとパスカルは39歳という若さでr 溶鉱炉の改良早世している。もし長生きしていればどんなにより優t 転機及び裁断機による鉱石の仕上げ等れた発明、発見をしていたであろうかと惜しむのは筆d 軍事技術について者だけであろうか。

q 発射されたときに火砲の内部に起る作用の研究とその改善
w 火砲の最小重量とその安全度との関係
e 適切な照準方法＜参考文献＞
a 湯浅光朝：「科学文化史年表」，中央公論者
sPopular Science volume1, 2, 3, Grolierd 細井 豊：「流れの力学（上）」，東京電機大学出版局

r 真空弾道の問題【筆者紹介】

t 空気弾道y 弾丸の空気抵抗
u 弾道からの弾丸の偏倚以上を一覧して、当時の技術社会が自然科学に要求小川 胖㈱オーバル 技術顧問
〒236-8645 横浜市金沢区福浦1-9-5
TEL ：045-785-7259

した問題は基本的に力学的な問題であり、ガリレイの計測技術 2004. 2. 53