政治家が、納税者を煽るために政府が資金提供しているくだらない科学プロジェクトに不満を漏らすのは、今に始まったことではありません。分かります。超高価な粒子加速器や、ペチュニアの色を調べるための格安実験でさえ、お金の無駄だと思うかもしれません。
なるほど、あなたはビジネスの観点からおっしゃっているのですね。しかし、たとえ入ってくるお金と出て行くお金のことだけを気にしていたとしても、誰も予測できない下流への影響をすべて考慮に入れれば、こうしたプロジェクトは多くの場合、成果を上げます。（ペチュニアの話を読んでみてください！）もう一つ、非常に高いROIをもたらした、ちょっとしたおバカな実験についてお話ししましょう。
ヘルツの実験
1862年、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは有名なマクスウェル方程式を発表しました。これは、人類が電池や電流に取り組み始めたばかりの頃のことでした。4つの方程式のうち最初の2つは、静止した電荷の周りの電場と磁場を記述するものでした。
次の方程式は、興味深い現象から来ています。磁石をコイル状の電線に近づけると、電流が発生します。その様子は次のようになります。
この電流は電線内の電界によって発生するため、変化する磁場が電界を生み出すと言えます。では、どのようにして磁場を作るのでしょうか？2つの方法があります。まず、電線に流れる電流が磁場を作ります。これは、電線を電池に接続し、磁気コンパスの上に置くと確認できます。
これが電磁石の基本的な考え方です。しかしマクスウェルは、もう一つのメカニズム、つまり変化する電場を追加しました。つまり、電磁石は双方向に作用するということです。変化する磁場は電場を生み出し、変化する電場は磁場を生み出すのです。
これがなぜこれほど大きな話題になったのか、その理由はここにあります。電界と磁界を変化させることで、空間を伝わる振動、つまり電磁波が生み出されるという仮説です。確かにそのアイデアはありましたが、長年にわたり証明されていませんでした。
そして1888年、ハインリヒ・ヘルツは小さな実験を行いました。彼は振動する電流を用いて、電線の隙間を飛び越える火花を発生させました。理論によれば、この火花は変化する電場と磁場を生み出し、それが空間を伝播するはずでした。
そこで彼は、隙間のあるもう一つの電線のループを作りました。ただし、こちらは電源に接続されていませんでした。しかし、よく見ると、この隙間にもう一つの火花が発生しているのがわかりました。なんとも不気味な話です！これは電磁波が実在し、部屋の中を伝わる可能性があることを示していました。（マルコーニのような初期の無線送信機も、この火花ギャップ方式を採用していました。）
自分だけのウェーブマシンを作ろう
これ、自分でもできますよ。150年も前の話ですから、ヘルツにはなかったレゴみたいなもの、きっと皆さんは持っているはずです。必要なものは、電線、古いバーベキューライター、そして電球です（私は小さなネオン電球を使いましたが、LEDでも大丈夫です）。ライターには圧電結晶が内蔵されていて、圧縮されると大きな電圧を発生させます。トリガーを引くと、その電圧で火花が出て、ライターから排出される燃料に点火します。古い燃料容器を取り外し、圧電結晶を2本の電線に接続しました。
後ろには電球を挟んだもう一組の配線があります。ここで重要なのは、ヘルツのループと同様に、これらの配線は電源に接続されていないことです。設定は以下の通りです。
ライターは小さな火花を発生させ、それが前方の2本のワイヤーの片方からもう片方のワイヤーへと飛び移ります。この火花が電磁波を発生させ、2本のワイヤーが送信アンテナとして働き、電磁波を増幅します。後方の2本のワイヤーは受信アンテナで、ヘルツのループ型導線と同じように電流を発生させます。私の装置では、受信機で火花を発生させる代わりに、電球が点灯します。ネオン電球は高電圧でありながら低電流なので、まさに私たちが求めているものです。
よし、消灯だ！火花を散らすとこんな感じになる。
些細なことのように思えるかもしれませんが、そうではありません。実際には、電磁波の送信と受信の両方を行っているのです。
科学は、何の役に立つのか？
ヘルツがマクスウェル方程式の実験的検証を示した時、科学界はそれを素晴らしいと感じ、一般の人々も興味を抱きました。ジャーナリストたちは当然のことながら、実利主義者として、それが何に使えるのかと尋ねました。ヘルツはこう答えました。
「全く役に立たない…これはマエストロ・マクスウェルの正しさを証明するための実験に過ぎない。肉眼では見えない謎の電磁波があるだけだ。でも、確かに存在するんだ。」
役に立たない実験に、なぜお金を無駄にするのでしょうか？正直なところ、私たちが科学をするのはそのためではありません。人間は本質的に探求者です。私たちは疑問を持ち、答えを求めます。それは私たちを私たちたらしめている要素の一つに過ぎません。答えが間違っていることもあります（太陽が白馬に引かれた戦車で空を横切るわけではないことが判明しました）。しかし、私たちは常により良い答えを探し求めています。
科学は時に偶然役に立つことがあります。実際、あなたは今まさにヘルツの実験結果を使っているかもしれません。彼はマクスウェル方程式の正当性を示しただけでなく、事実上世界初の無線送信機を発明したのです。（電波は電磁スペクトルの一部に過ぎません。）これはその後、モールス信号を使って海上の船舶と通信できる無線電信に利用されました。その後、人々は音楽やメロドラマ、コマーシャルを電波で送る方法を考案し、今では単に「ラジオ」と呼ばれています。また、宇宙空間に動画を放送できるテレビもありました。
しかし、それだけではありません！このデバイスは電磁波を発射し、物体に反射するので、信号が戻ってくるまでの時間を測定することで、物体までの距離を知ることができます。これは、自動運転車に使われるレーダーやライダー（LIDAR）の技術です。そしてもちろん、携帯電話の通信、Wi-Fi、Bluetoothもすべて電磁波です。文字通りどこにでも存在し、私たちは電磁波の海に浸っているのです。
では、アメリカが科学研究に資金を投入すれば、利益と経済成長が促進されるのでしょうか？答えはイエス、ノーの時があります。実用化には至らない素晴らしい発見も数多くあります。例えば、ブラックホールの衝突から検出された重力波を見てください。これが新しいタイプのインターネットか何かの実現につながるでしょうか？おそらくそうではないでしょう。しかし、それを知ることで、私たちは間違いなく豊かになります。
