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34話 【科学回】燃えるとは何か～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。

道路工事の現場から、報告が上がってきた。

「また鶴嘴が折れたってさ」

俺は師匠の執務室に報告書を持っていった。

「岩盤が硬いらしい。鉄の道具じゃ歯が立たねえって」

「そうでしょうね」

師匠は報告書を受け取りながら言った。

「今の鉄は脆いもの」

「脆い？」

「炭素が多すぎるの。硬いけど、衝撃で割れる」

師匠は窓の外を見た。

「そろそろ鋼鉄を作らないとね」

「鋼鉄？」

「鉄より強い金属よ。硬くて、しかも粘りがある。折れにくい」

師匠は椅子から立ち上がった。

「まずは高炉ね。でもその前に——」

俺を見た。

「ヨハン、原理を教えておくわ」

「原理？」

「なぜ鋼鉄が作れるのか。理屈がわからないと、応用が利かないでしょう」

師匠は黒板の前に立った。

「質問よ」

「おう」

「『燃える』とは何？」

少し考えた。当たり前すぎて、考えたこともなかった。

「……熱くなって、火が出ること?」

「なぜ熱くなるの? なぜ火が出るの?」

「……」

答えられなかった。

「なんでだろ」

言葉が漏れた。火は火だ。熱いものは熱い。それ以上考えたことがなかった。

「いい反応ね」

師匠が小さく頷いた。

「『なんで』と思えることが、科学の第一歩よ」

「で、なんでなんだ?」

「酸素よ」

「さんそ?」

「空気の中に、酸素という気体がある」

師匠が黒板に「O」と書いた。

「酸素はOと書くわ。覚えておきなさい」

「O……」

「物が燃えるのは、酸素とくっつくから。これを『酸化』と呼ぶわ」

「酸化……」

「木を燃やすと、木の中の炭素が酸素とくっつく」

師匠が黒板に「C」と書き加えた。

「炭素はC。木も石炭も、炭素でできている」

師匠が図を描いていく。小さな丸同士が線で繋がる。

「くっつく時にエネルギーが出る。それが熱と光」

「へえ……」

なんとなくわかる気がする。くっつく時に何かが放出される。それが火の正体だ。

「激しくくっつくと火が出る。ゆっくりくっつくと?」

師匠が問いかけた。

考えた。ゆっくり酸素とくっつくもの。身近にあるはずだ。

「……錆?」

「正解。錆はゆっくりした酸化よ」

「すげえ！ 燃えるのと錆びるのは同じなのか！」

思わず立ち上がった。鉄が錆びるのと、木が燃えるのが、本質的に同じ現象だなんて。

「本質的にはね。速度が違うだけ」

「酸素がくっつくのが酸化」

師匠は続けた。

「じゃあ、酸素を剥がすのは?」

「……逆?」

「そう。『還元』と呼ぶわ」

「還元……」

「ここで質問。鉄鉱石って何?」

「鉄の石……だろ?」

「もっと正確に言うと?」

首を傾げた。鉄鉱石は鉄の石だ。それ以上何がある?

「鉄が酸素とくっついた状態よ。酸化鉄」

師匠は黒板に書いた。

『Fe₂O₃』

「Feは鉄のこと。Oは酸素。下の小さい数字が個数よ」

「鉄が二つに酸素が三つ……」

「そう。これがくっついて石になってる」

「あ……」

鉄鉱石は、錆びた鉄だったのか。

「だから製鉄は何をしてると思う?」

「酸素を……剥がす?」

「正解。製鉄は、酸素を剥がす作業なの」

「すげえ……！」

興奮した。製鉄の本質が見えた気がする。鉄鉱石から酸素を剥がして、純粋な鉄を取り出す。それが製鉄だ。

「でも、どうやって酸素を剥がすんだ?」

疑問が湧いた。酸素は目に見えない。どうやって剥がす?

「炭素を使うの」

師匠が答えた。

「炭素は酸素が大好き。酸素を奪い取る」

「奪い取る?」

「でも、空気中でやったらどうなると思う?」

「……炭素が空気中の酸素と燃えちまう?」

「正解。だから空気を遮断するの」

師匠が図を描いた。密閉された炉の中に、鉄鉱石と炭素。

「空気がない状態で加熱すると、炭素は鉄鉱石の中の酸素を奪うしかなくなる」

「なるほど……だから密閉するのか」

「そう」

師匠は黒板に式を書いた。

『2Fe₂O₃ + 3C → 4Fe + 3CO₂』

「CO₂は二酸化炭素。炭素に酸素が二つくっついたもの」

「炭素が鉄から酸素を奪って、鉄だけが残る。酸素は炭素とくっついて、二酸化炭素になって出ていく」

「だから煙が出るのか……」

「でも普通の炭には不純物がある。だから石炭を蒸し焼きにして、純粋な炭素にするの。これをコークスと呼ぶわ」

「コークス……」

「そう。コークスが酸素を奪い取る。それが製鉄の原理」

黙り込んだ。頭の中で、バラバラだった知識が繋がっていく。

「師匠……俺、なんか見えてきた気がする」

「何が?」

「なんで高炉が必要なのか、なんでコークスを使うのか。全部繋がってる……」

「それが科学よ」

師匠は言った。

「バラバラに見えることが、一つの原理で繋がる。それがわかった時の感覚、覚えておきなさい」

◆

俺は、ギュンターの工房に向かった。

「おっさん、高炉の原理わかったぞ」

「ああ?」

ギュンターは手を止めずに答えた。

「鉄鉱石は、鉄に錆がくっついた状態なんだ」

「錆?」

「そう。だから製鉄は、錆を剥がす作業」

師匠から学んだことを、自分の言葉で説明した。

「コークスを使うと、コークスが錆を引き剥がしてくれる。だから純粋な鉄が残る」

「……」

ギュンターは作業を止めた。

「錆を剥がす、か」

「そういうこと」

「だからコークスが必要なのか」

「おう。木炭じゃなくてコークスなのは、不純物がないからだ。純粋な炭素だから、錆を効率よく剥がせる」

ギュンターはしばらく考え込んでいた。

「……」

「おっさん?」

「わかった」

ギュンターは頷いた。

「理屈は任せた」

「え?」

「俺は作るのが仕事だ。お前は理屈を教えろ」

少し驚いた。ギュンターに認められた、ということだろうか。

「……おう」

頭固いおっさんだと思っていた。だが、こうして役割を任せてくれるのは、信頼の証だ。

少し嬉しくなった。

◆

執務室に戻ると、師匠がエマと話していた。

「いい連携ね」

「お嬢様?」

「ヨハンが理論を理解して、ギュンターに伝えてくれる。私が全部説明しなくてよくなったわ」

「確かに、お嬢様の負担は減りましたね」

師匠はヨハンに気づいた。

「戻ったのね」

「おう。おっさんに説明してきた」

「どうだった?」

「『理屈は任せた』って言われた」

師匠の口元が緩んだ。

「いい言葉ね」

「だろ?」

「チームよ」

師匠は言った。

「私が設計する。ヨハンが理論を担当する。ギュンターが作る。この三者で、何でも作れる」

「何でも?」

「ええ」

師匠は窓の外を見た。

「さあ、次はいよいよ実践よ。高炉を作るわ」

「高炉?」

エマが聞き返した。

「鉄の時代が始まるのよ」

師匠の目が、遠くを見ていた。