私はメイドです!〜お嬢様の世界征服に巻き込まれた哀れな日々〜

第一章 国内改革

第16話 【科学回】世界は粒でできている～ヨハン視点～

※作者の趣味で科学蘊蓄が延々と続きます。興味ない方は遠慮なく飛ばしてください。

馬車が王宮の門をくぐった。

俺がこんな立派なところに入れるとはな。

窓の外を見ながら思った。壁には絵画が飾られ、床は磨き上げられた大理石だ。鉱山の小屋とは何もかもが違う。

「こちらへどうぞ」

馬車を降りると、エマが案内してくれた。

「おう」

執務室に入ると、師匠が待っていた。窓際の椅子に座り、こちらを見ている。6歳だというが、その目はどう見ても子供のそれではない。

「座りなさい」

「おう、師匠」

用意された椅子に腰を下ろした。机の上には黒板が置かれ、白墨がいくつか転がっている。

「さっきの続きよ」

「待ってました！」

思わず身を乗り出す。馬車の中で聞いた話の続きだ。原子。分子。並び方で性質が変わる。もっと知りたい。もっと教えてほしい。

「まず、万物の基礎から」

師匠が立ち上がり、黒板の前に立った。

「ヨハン、1メートルってわかる?」

「ああ、だいたいこれくらいだろ」

俺は両手を広げた。

「そう。じゃあ、その100分の1は?」

「100分の1……」

「センチメートルよ。指の太さくらい」

「ああ、なるほど」

「その10分の1は?」

「えーと……」

「ミリメートル。針の太さくらいね」

師匠が黒板に書いていく。1m、1cm、1mm。

「じゃあ、その1000分の1は?」

「……考えたことねえな」

「マイクロメートルというの。髪の毛の太さくらい」

「へえ……」

「さらにその1000分の1がナノメートル。その1000分の1がピコメートル。その1000分の1がフェムトメートル」

師匠が次々と書き連ねていく。数字がどんどん小さくなる。

「ちょっと待ってくれ、頭がついていかねえ」

「いいのよ、感覚だけ掴んで」

師匠は白墨を一本手に取った。

「じゃあ質問。この白墨を半分に割る。さらにその半分に割る。それを繰り返していったら、どうなると思う?」

「どうなる……って、どんどん小さくなるだろ」

「無限に続けられると思う?」

「……できるんじゃねえの?」

「できないの」

師匠は断言した。

「どこかで、これ以上割れないっていう限界がくる。その最小の単位が——まあ、本当はもう少し複雑なんだけど、一旦『原子』と考えてちょうだい」

「原子……」

「原子のサイズは、約1オングストローム。1メートルの100億分の1よ」

「100億分の1!?」

想像もつかない小ささだ。

「この世界の全ては、その小さな粒でできている」

師匠の声が響く。

「石も、水も、空気も、あなたの体も。全て原子の集まりよ」

「……すげえ」

言葉が漏れた。

この世界の全てが、目に見えないほど小さな粒でできている。石も、水も、空気も。俺自身も。

「原子には種類がある。100種類以上」

「100種類……」

「それぞれ性質が違う。鉄の原子、金の原子、酸素の原子……」

師匠が黒板に元素の名前を書き連ねていく。

「俺が集めてた石も、全部原子でできてるのか」

「そうよ」

10年かけて集めた石たち。あれは全て、100億分の1メートルの粒の集まりだった。

なんでそんな大事なことを、誰も教えてくれなかったんだ。

◆

「原子同士がくっつくと分子になる——馬車の中で言ったわね」

「ああ、覚えてる」

「例えば水」

師匠が黒板に新しい図を描いた。二つの小さな丸と、一つの大きな丸が線で繋がれている。

「水素の原子2つと、酸素の原子1つがくっついてできる。これが水の分子」

「へえ……」

「同じ原子でも、くっつき方が違うと別の物になる」

師匠が白墨を持ち替えた。

「炭素の原子だけでも、並び方で石墨やダイヤモンドになる」

「！」

思わず立ち上がった。

「だから同じ成分でも硬さが違うのか！」

「そう。覚えてたのね」

師匠が黒板に図を描き始めた。

「石墨——正確にはグラファイトね——は、こう」

六角形が連なった平面の図。

「炭素が平面上に広がっている。そして、その平面が何層も積み重なっているの」

「積み重なってる……」

「だから剥がれやすい。層と層の間は弱い力でくっついているだけだから」

なるほど、あの黒い石が簡単に崩れるのはそういうことか。

「でも師匠、剥がれやすいとはいえ、繋がってはいるんだよな?」

「ええ」

「ってことは、平面同士にも何かしらの力が働いてるってことだろ?」

師匠の目が少し見開かれた。

「いいところに目をつけたわね」

「へへ」

「それが『ファンデルワールス力』と呼ばれる力よ」

「ふぁんでる……?」

「共有結合や金属結合——後で教えるけど——に比べると、とても弱い力よ。だから層同士は剥がれやすい。でも確かに存在するから、完全にバラバラにはならない」

「なるほど……」

「一方でダイヤモンドは、こう」

師匠が別の図を描いた。立体的な格子構造。

「四方八方に強力に繋がっている。だから非常に硬いわ」

「すげえ……同じ炭素なのに、並び方だけでこんなに違うのか」

「この硬さのことをモース硬度というんだけど……まあ、忘れて構わないわ」

「いや、覚えとく。もーすこうど」

師匠が少しだけ目を細めた。笑っているのかもしれない。

◆

「原子のくっつき方には種類がある」

講義は続く。

「大きく分けて3つ」

師匠が黒板に「1」と書いた。

「1つ目は『共有結合』。手を繋ぐように、お互いの……小さな何かを共有してくっつく」

「小さな何か?」

「今は気にしなくていいわ。とにかく、とても強い結合よ。ダイヤモンドがこれ」

「だから硬いのか……」

あの透明で硬い石。あれは原子同士が手を繋いでいるから、あんなに硬いのか。

師匠が「2」と書いた。

「2つ目は『イオン結合』。片方がもう片方に何かを渡してくっつく」

「何かを渡す……」

「塩がこれ」

「塩……」

「水に溶けやすいわ」

確かに、塩は水に溶ける。石は溶けない。その違いは、くっつき方の違いだったのか。

師匠が「3」と書いた。

「3つ目は『金属結合』。金属特有のくっつき方」

「金属特有?」

「叩くと伸びるのはこれのおかげ」

頭に、鍛冶場の光景が浮かんだ。真っ赤に熱した鉄を、職人が槌で叩く。叩くたびに鉄は伸び、形を変えていく。

「鍛冶で鉄を叩くと伸びるのは……」

「金属結合の性質よ」

「すげえ……！」

全部繋がっていく。石の硬さも、塩が溶けることも、鉄が伸びることも。全部、原子のくっつき方で説明できる。

◆

「……」

俺は黙り込んでいた。

「どうしたの?」

師匠が首を傾げる。

「師匠……」

言葉を探す。この胸の中にある感動を、どう伝えればいいのかわからない。

「俺、今まで石を集めてただけだった」

「……」

「きれいだな、変わった形だな、って。それだけだった」

10年間、周りから変人と呼ばれながら石を集め続けた。でもそれは、ただ集めていただけだ。なぜ石が硬いのか、なぜ色が違うのか、何も知らなかった。

「でも今は違う」

俺は自分の手を見た。この手も、原子でできている。

「石の中に、原子が見える。結合が見える」

師匠を見上げる。

「世界の見え方が変わった」

師匠は何も言わなかった。しばらくして、小さく息を吐いた。

「……良い生徒ね」

「へへ、褒められた」

「調子に乗らないの。まだ基礎の基礎よ」

「おう！ もっと教えてくれ！」