【動画】拍手は「両手がぶつかり合う音ではない」ことが判明＝米コーネル大のソンホァン・ジョン教授とイツォン・フーさん提供

　拍手の音の主な正体は、両手がぶつかりあう音ではない――。そんな驚きの事実を米日の研究チームが明らかにした。空きびんの飲み口に息を吹き込んだときに音が鳴るのと同じ現象だという。成果は米科学誌フィジカル・レビュー・リサーチ（https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.013259）に載った。

　応援や共感を伝えたり、感動や喜びを表現したり、子どもたちが音楽に合わせたり、拍手や手拍子は、とても身近なジェスチャーだ。しかし、人の手のひらというやわらかいもの同士の衝突と音波の伝わりがからんだプロセスは複雑かつ不安定で、音が出る仕組みや音の特性は、詳しく分かっていなかったという。

　米コーネル大などの研究チームは、人の手や手のレプリカを使い、拍手するときの動きや音、両手の間の空洞の空気圧の変化、空気の流れを、高速カメラや録音機器などで同時に記録して調べた。

　その結果、手と手がぶつかった瞬間はほとんど音がせず、両手の間の空洞の空気が、親指と人さし指の根本のすき間から噴き出す時に音が生じると分かった。また、その音の周波数は「ヘルムホルツ共鳴」と呼ばれる現象の理論式から導かれるものと一致した。

　ヘルムホルツ共鳴とは、開口部のある容器の中の空気が、圧縮と膨張を繰り返し、ばねのように振動することで、特定の音が大きく聞こえる現象だ。空きびんなどの容器の飲み口に、息を吹き入れたときに「ぼーっ」と音が鳴るのが身近な例だ。容器の体積や、飲み口にあたる開口部の面積などで、音の周波数が変わる。

　拍手では、「両手の間の空洞」が容器、「親指と人さし指の付け根にできるすき間」が開口部に対応する。シリコーンでつくった手のレプリカで、空洞部分の体積や開口部の面積をさまざまに変えて実験したところ、ヘルムホルツ共鳴の理論式から導き出せる周波数とよく一致したという。

「物理学の美しさを再認識した瞬間だった」

　目からうろこの結果だが、研究のきっかけは何だったのか。

　論文筆者のひとり、米コーネル大教授のソンホァン・ジョンさんは「2006年公開の『X―MEN　ファイナルディシジョン』という米国映画にインスピレーションを得た」と話す。「アークライト」という登場人物は、両手をたたき合わせて衝撃波を出す特殊能力をもつ。手拍子で音が出ることは誰もが知っているが、音の周波数や音が届く距離までは明らかでなく、調べてみたいと思ったという。

　実際の研究は22年に始まり、当時ジョン教授の研究室のポスドクだった埼玉大准教授の木山景仁さんが実験を任された。木山さんは、高速カメラと録音機器をつかい、揚げ物をするときの泡と音を多角的に調べる実験をしたことがあり、適任だったからだ。

　木山さんは「本当に人間の手のようなやわらかなもので、共鳴の理論値と一致するような結果が出るか半信半疑だった」と振り返る。拍手の音がヘルムホルツ共鳴かもしれないという先行研究はあったものの、確たる証拠はなかったためだ。

　途中で実験を引き継いだコーネル大の博士課程学生のイツォン・フーさんも同様だった。しかし、「音の生成、手のようなやわらかな組織の力学、流体運動など、多様な分野の知識を統合して理解しようとする研究に魅力を感じた」と語る。

　実験は10人の協力者に拍手をしてもらい、それを記録して解析するところからスタート。人の手がつくり出す音は複雑で、共通項を見いだすのに苦労した。ヘルムホルツ共鳴だけでは説明しきれない音も含まれ、その原因を突きとめるのにも時間を要した。

　実験開始から3年。拍手の音の主な正体を証明できたときの気持ちについて「複雑なシステムを、誰もが理解できるシンプルな核心に簡略化する物理学の美しさを再認識した瞬間だった」とフーさん。「この好奇心に突き動かされた研究が示すのは、一般の人の日常にもっと注意を向けるべきだということです。深く考えれば、そこには学ぶべき新しいことがたくさんあります」