猫はなぜ高いところから落ちても足から着地できるのか？ 科学者は何百年も昔から、猫の宙返りに心惹かれ、物理、光学、数学、神経科学、ロボティクスなどのアプローチからその驚くべき謎を探究してきた。「ネコひねり問題」を解き明かすとともに、猫をめぐる科学者たちの真摯かつ愉快な研究エピソードの数々を紹介する『「ネコひねり問題」を超一流の科学者たちが全力で考えてみた』が発刊された。
養老孟司氏（解剖学者）「猫にまつわる挿話もとても面白い。苦手な人でも物理を勉強したくなるだろう。」、円城塔氏（作家）「夏目漱石がもし本書を読んでいたならば、『吾輩は猫である』作中の水島寒月は、「首縊りの力学」にならべて「ネコひねり問題」を講じただろう。」、吉川浩満氏（文筆家）「猫の宙返りから科学史が見える！ こんな本ほかにある？」と絶賛された、本書の内容の一部を紹介します。
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初披露から大喝采
多くの科学博物館に展示されている羅針盤のような円盤の真上に吊された巨大な振り子は、考案者レオン・フーコーの名前を取ってフーコーの振り子と呼ばれていて、一八五一年に初披露されて大喝采を浴び、それ以来ずっと人々の興味を集めている。
それだけ人気なのは、地球が自転していることをシンプルかつ直接的に示してくれているからだ。
一見したところ、羅針盤に似た円盤の中心を貫く線に沿って振り子が前後に振動しているだけのように見える。しかし数分間眺めていると、振り子の通る線が徐々に変化していて、まるで時計の分針のように円盤上をどちらか一方向に回転しているのが分かる。
地球の自転を「見る」
だが振り子自体の運動方向は変化していない。吊り下げられた振り子の下で地球が自転しているだけなのだ。もしも北極点でフーコーの振り子を吊したら、地球の自転につれて振り子の振動方向が二四時間で三六〇度回転するように見えるだろう。
一日経てば最初の振動方向に戻るはずだ。南極点で吊せば逆方向に回転するように見えるだろう。このようにフーコーの振り子を使えば、地球の自転を簡単に直接「見る」ことができるのだ。
医者を目指すが…
一八一九年にパリで生まれたレオン・フーコーは、科学者になろうなどとはけっして思っていなかった。幼い頃は機械いじりの才能があったが、最初に目指したのは医者だった。
しかし血を見るのに耐えられず、突如として科学者への道に乗り換えた。最初は大学講師の助手として働いていたが、独創性と聡明さを買われて研究者として認められた。
思考を飛躍させる！
フーコーが例の振り子のアイデアを思いついたのは、天文観測装置を組み立てているときのことだった。回転盤の端にしなりやすい鉄の棒を、その回転軸と平行に取り付けていたところ、うっかりその棒を揺らしてしまった。
すると、回転盤を回転させてもその棒が同じ方向に振動しつづけることに気づいた。そこで思考を大きく飛躍させ、地球上で自由振動するどんな物体も地球の自転とは関係なく同じ方向に振動するはずだと考えた。
このアイデアを確かめるのにふさわしい仕掛け、それが振り子だったのだ（［1］）。
振り子の設置
フーコーはまず、長さ二メートルの針金と重さ五キログラムの真鍮製の球体からなる小さめの振り子を地下室に設置した。そして、振り子が左右にぶれたり楕円を描いたりせずに確実に直線上を振動するよう、錘をひもで横に引っ張って中心位置からずらした。
そのひもを焼き切れば、振り子が自由に振動しはじめるという算段だ。錘の下には床を引っ搔く細い針を取り付けて、振動方向のわずかな変化を観察できるようにした。
すると一分もせずに、振動方向がわずかだがはっきりと西へずれていくことに気づき、地球が東へ自転していることが示された。
振り子を長くすれば振動周期が長くなるので、長い振り子のほうが一回揺れるたびにずれる角度が大きくなる。また錘が重いほうが、空気の流れや吊り下げ具の不備によってその繊細な動きが妨げられる恐れが少ない。
自信を深める
それを踏まえたフーコーは、自宅での最初の実験に続いてパリ天文台に長さ一一メートルの振り子を設置した。すると振り子がたった二往復しただけで、振動方向が左にずれていくのがはっきりと分かった。
自信を深めたフーコーは、パリにあるパンテオンのドームに自身最大となる長さ六五メートルの振り子を設置した。一八五五年には撤去されてしまうものの、この振り子は世界的に知られるようになった。一九九五年には同じ場所にレプリカが設置され、それ以来ずっと揺れつづけている。
世界中で再現実験
フーコーのこの実験は世界中にセンセーションを巻き起こした。揺れている振り子を一目見ようと、パンテオンには大勢の人が集まり、わずか数ヵ月のうちに世界中で再現実験がおこなわれた。
観客は席に座って有名科学者の講演に耳を傾け、振り子の振動方向が変化するさまを自らの目に焼き付けた。一八五六年のある刊行物によると、「世界中に振り子熱が広がって、巨大な振り子は名家に欠かせないものとなった」という（［2］）。
すでにこの時代には、地球が自転していることはほとんどの人やすべての科学者に受け入れられていた。だから、振り子を眺めていてもちょっとした暇つぶしにしかならなかったように思われるかもしれない。
しかしフーコーの振り子のおかげで、地球の自転を有無を言わさぬ形ではっきりと目にできるようになった。科学者はこの振り子を使って講堂の中で宇宙の運動を再現したのだ。
（本原稿は、グレゴリー・J・グバー著『「ネコひねり問題」を超一流の科学者たちが全力で考えてみた』〈水谷淳訳〉を抜粋・編集したものです）
【参考文献】
［1］ Foucault, “Physical Demonstration of the Rotation of the Earth by Means of the Pendulum.”
［2］ “Foucault, the Academician.”
ノースカロライナ大学シャーロット校、物理学・光科学教授学
飼っている猫の大家族、サーシャ、ゾーイ、ソフィー、クッキー、ラスカル、マンダリン、ドリー、ミツィー、デイジー、ホッブズ、そしてもう死んでしまった、サイモン、サブリナ、フラフ、ゴールディ、マイロをこよなく愛す。そして、本書が初の一般書となる。
水谷淳（みずたに・じゅん）【訳】
翻訳家
主に科学や数学の一般向け解説書を扱う。主な訳書にチャム、ホワイトソン『僕たちは、宇宙のこと ぜんぜんわからない』（ダイヤモンド社）、アル=カリーリ、マクファデン『量子力学で生命の謎を解く』（SBクリエイティブ）などがある。
ネコひねりとは？（パッと見ただけでわかる参考動画）
知的興奮を感じずにいられない――訳者あとがきより
本書は、Gregory J. Gbur, “Falling Felines and Fundamental Physics,” Yale University Press（2019）の全訳である。
猫はわがままで気まぐれだ。自分からすり寄って媚びていたかと思いきや、突然噛（か）みついたり引っ掻（か）いたりする。そういうむら気なところにこそ多くの人は惹かれるのだろう（私もそうだ）。本書の著者もそんな猫を溺愛しているようで、一〇匹も飼っているし、もう死んでしまった飼い猫も五匹いる（執筆時）。
その“親バカ”ぶりは本書のところどころにもにじみ出ていて、飼い猫の写真をちゃっかりと何枚か載せているし、冒頭では読者に「猫を落とす実験なんて絶対に真似しないこと」とわざわざ念を押しているくらいだ。
本書は、そんな著者が物理学の博識と猫への愛情を結びつけて書いたユニークな一冊である。テーマは“猫の宙返り”や“猫の立ち直り行動”と呼ばれる特技。要は、どんな恰好で落ちても空中で上下正しい姿勢に戻って“立ち直り”、確実に足から着地するということだ。
猫がそのような能力を持っていることは多くの人がご存じだろうし、中には自分の目で見たことのある人もいるかもしれない。ネット上のいわゆる科学クラスタの間でこの能力は“ネコひねり問題”と呼ばれていて、「ウィキペディア」や「ねとらぼ」にも取り上げられているし、YouTubeにも解説動画が上がっている。
興味のある方は検索してみてほしい。
そんな猫の特技が物理学とどんな関係があるというのか？
実は深く関係していたというのが、本書を読み進めるにつれて浮かび上がってくる。猫ひねりは、力学の原理やアインシュタインの相対性理論（しかも二つあるうちのより難しい方）と結びついているだけでなく、幾何学や光学、さらには量子力学や素粒子物理学といった難解な分野とも関係があるのだという。
それどころか話はどんどん広がっていって、写真術の歴史、地球の運動や神経の働き、宇宙旅行やロボット開発、そしてある謎の現象と、思いもよらぬ話題が次々と登場する。
そのめくるめく展開には知的興奮を感じずにいられないだろう。
■新刊書籍のご案内
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水谷 淳【訳】
定価1980円
☆☆Apple Books Store 2022年 「今年のベストブック（ノンフィクション部門）」受賞作！☆☆
養老孟司氏（解剖学者）推薦
「猫にまつわる挿話もとても面白い。苦手な人でも物理を勉強したくなるだろう。」
円城塔氏（作家）推薦
「「夏目漱石がもし本書を読んでいたならば、『吾輩は猫である』作中の水島寒月は、「首縊りの力学」にならべて「ネコひねり問題」を講じただろう。」
吉川浩満氏（文筆家、『理不尽な進化』著者）推薦
「猫の宙返りから科学史が見える！ こんな本ほかにある？」
ヨビノリたくみ氏(教育系YouTuber)推薦
「力学、ロボット工学、相対性理論、etc…。内容の濃さにひっくり返りました。この本は「ネコひねり問題」の皮を被った壮大な科学史の本です。」
