物語は1660年のロンドンから始まる。ドイツ生まれの軍人で発明家でもあったライン公ループレヒト——英語ではプリンス・ルパート・オブ・ザ・ライン——が、奇妙なガラス玉をイングランドへ持ち込んだ。オタマジャクシのような形で、頭を金槌で叩いても割れないのに、尻尾を折ると爆発する。彼はこれを、いとこである国王チャールズ2世に献上した。

おもしろいのは、ルパートはこのガラスの発見者ではないことだ。当時すでにオランダやドイツ北部で作られており、記録の残る最古のものは1625年、ドイツのメクレンブルク地方のもの。それでも「持ち込んだ王子」の名が現象の名前として残った。歴史はしばしば、最初の発見者ではなく、有名人の手柄にする。

チャールズ2世は、前年の1660年に生まれたばかりの科学者集団——のちの王立協会（Royal Society）——にこの玉を託した。1661年、会員のロバート・モレーが「ガラス滴の報告（An Account of the Glass Drops）」を記録。ヨーロッパ最先端の頭脳が、この小さなガラスに本気で挑み始めた。

当時この玉は各地で違う名で呼ばれていた。「オランダの涙（Dutch tears）」「バタビアの涙」。しかも顕微鏡の名著『ミクログラフィア』で知られるロバート・フックが1665年、著書の中で滴を観察・スケッチし、「表面と内部で力の状態が違うらしい」とほぼ正しく直観していた。フックの法則で有名なあのフックである。だが、当時はまだ材料の壊れ方を説明する理論そのものが存在しなかった。

• 1625ドイツ・メクレンブルク地方で、確かな記録に残る最古の「涙」が作られる。
• 1660プリンス・ルパートがガラス玉をイングランドへ持ち込み、チャールズ2世に献上。
• 1661王立協会が研究に着手。ロバート・モレーが最初の報告を記す。
• 1665ロバート・フックが『ミクログラフィア』で滴を観察、内部応力の存在を直観。
• 1994高速度カメラで、尻尾から頭へ走る亀裂の速度がついに実測される。
• 2016頭の表面応力を3D光弾性で定量化。400年の謎に決着。

作り方は拍子抜けするほど単純だ。ガラスを溶かして真っ赤にし、それを冷たい水に一滴落とす。ただそれだけ。水中でジュッと固まった瞬間、内部にとんでもない力が閉じ込められる。

秘密は急冷（クエンチング）にある。水に触れたガラスの表面は一瞬で固まるが、内部はまだ熱く、ゆっくり冷えて縮もうとする。すると、先に固まった表面は内側から引っ張られて強い圧縮の状態に、内部は縮みたいのに表面に押さえられて強い引張の状態になる。表面が内部を締め付け、内部が表面を引き込む——この綱引きが、割れないまま玉の中に固定される。

2016年の研究で、この表面の圧縮層は驚くほど薄いことも分かった。厚みは頭の直径のわずか約10%。装甲のように分厚いのではなく、極薄の「圧縮の皮」が全体を守っている。しかもその皮のすぐ内側には、正反対の巨大な引張エネルギーが眠っている。頭が頑丈な理由と、玉が爆発する理由は、実は同じ一つの構造の裏表なのだ。

頭を守る「圧縮の皮」は、細い尻尾ではほとんど無防備になる。尻尾は細く、内部の引張の力がむき出しに近い状態だからだ。だから尻尾をポキッと折ると、そこから一本の亀裂が生まれ、たまっていた引張エネルギーを燃料にして一気に加速する。

亀裂の速度は、秒速およそ1,450〜1,900メートル。時速に直せば約6,800キロ、音速の5倍以上だ。ここまで速くなると亀裂は次々に枝分かれ（分岐）し始める。1本が2本、2本が4本……と分岐が連鎖し、頭に眠っていた巨大な引張エネルギーまで解放して、玉全体を数マイクロ秒で粉塵に変える。指先の小さな力が、内部に蓄えられた爆発を引き金として起動するのだ。

この「亀裂が音速を超えて走る」ことを初めて実測したのが、1994年のチャンドラセカールとチャウドリの研究だ。彼らは毎秒ほぼ100万コマという当時としては桁外れの高速度撮影で、亀裂が尻尾から頭へ走り抜ける様子を捉えた。肉眼では一瞬の「パンッ」でしかない出来事の中に、これほど劇的なドラマが隠れていた。

この謎を世界中に広めたのが、科学系YouTubeチャンネルSmarter Every Day（デスティン・サンドリン）だ。2013年、彼は毎秒13万コマの高速度カメラで、尻尾を折った瞬間に亀裂が走り抜ける映像を公開。さらに滴を拳銃で撃つ実験まで行い、頭は弾丸を受けてもびくともしないことを、毎秒17万コマのスローモーションで見せつけた。

今でこそ「表面の圧縮」と「内部の引張」で説明できるが、そこへ至る道は長かった。17世紀には、まったく違う答えも真面目に議論されていた。