共鳴

公園でブランコに乗る子どもを思い浮かべてみてください。子どもが最高点に達して止まるちょうどその瞬間に背中をそっと押してあげると、少ない力でもブランコはどんどん高く上がっていきます。逆に、タイミングを気にせずやみくもに押すと、かえってブランコの動きを邪魔してしまいます。

この世のあらゆる物体は、それぞれ揺れやすい特別なリズムを持っています。物理学ではこれを固有振動数（物体が自然に震える固有の速さ）と呼びます。ワイングラスも橋も、私たちの体の中の臓器でさえ、それぞれ固有のリズムを持っているのです。

外から加える力のリズムが物体の固有振動数とぴたりと合うと、エネルギーが少しずつ積み重なっていきます。こうして振動が急激に増幅される現象を共鳴（機械工学では共振）と呼びます。

私たちが美しい音楽を楽しめるのも、共鳴のおかげです。ギターの弦を1本はじくと、弦そのものはとても小さな音しか出しません。けれど、ギターの胴の中の空気がいっしょに揺れることで、豊かで大きな響きが生まれます。木琴の共鳴管や管楽器も、すべて同じ原理で音を大きくしています。

共鳴は音だけでなく、電波や磁石の世界でも大活躍しています。ラジオのダイヤルを回すのは、聴きたい放送局の周波数とラジオの回路の周波数を一致させて、その電波だけを選び出す作業です。

病院の精密検査で使われる磁気共鳴画像（MRI）も共鳴を利用しています。強い磁場の中で水素の原子核が持つようになるリズムに合わせた電波を当てて原子核を揺らし、原子核が元に戻るときに出す信号から、体の断面を撮影するのです。

もう少し正確に言うと、共鳴とは、外から入ってきたエネルギーが外へ逃げられず、物体の中に閉じ込められて蓄積していく状態です。リズムがずれていると、入ってきたエネルギーが物体の逆向きの動きとぶつかって打ち消し合います。でもリズムが同じなら、前のエネルギーに新しいエネルギーがそのまま足し算のように加わっていくからです。もちろん、摩擦や空気抵抗がエネルギーを少しずつ奪うので、揺れは際限なく大きくはならず、ある大きさで止まります。

このため、共鳴は時として大きな災害を招くこともあります。兵士たちの足並みのように規則的な力が橋の固有振動数と合うと、橋が大きく揺れて崩れてしまうおそれがあります。1940年のアメリカ・タコマ橋の崩壊は共鳴の例としてよく紹介されますが、風が一定のリズムで押したのではなく、橋の揺れが風と絡み合って自ら大きくなる「フラッター」という現象だと説明されています。

そのため、超高層ビルや長い橋をつくるときは、固有振動数をよく考えて設計します。建物の最上部に重いおもりをつけて揺れを減らすダンパー（振動吸収装置）を設置することもあります。共鳴による破壊を防ぐための装置です。