巨大顕微鏡と巨大望遠鏡、どちらがより強力でしょうか?

走査透過電子ホログラフィー顕微鏡は高さ 15 フィート、重さ 14,000 ポンドです。「これは非常に強力な機械です」と、カナダのビクトリア大学で顕微鏡施設を運営するロドニー・ヘリング氏は言います。この顕微鏡は、未処理の解像度で 1 メートルの 35 兆分の 1 の画像を撮影でき、世界中のどの顕微鏡よりも強力です。

そしてどんな望遠鏡でも。

ヘリング氏のような顕微鏡は、光の波長より5桁も短い波長を持つ電子を使って画像を撮影する。望遠鏡では同じ手法は使えない。遠く離れた源から来た電子は地球に到達する前に偏向したり吸収されたりするからだ。

「電子は私たちには届かないが、光は届く」とヘリング氏は言う。これが「大きなものを見るよりも、小さなものを見下ろすほうがずっとよく見える」理由の一つだ。

顕微鏡学者はサンプルを操作することもできる。インペリアル・カレッジ・ロンドンの光物理学者マーク・ニール氏によると、サンプルを一対のレーザーで照射すると、通常の顕微鏡の解像度が 300 ナノメートルから 10 ナノメートルに向上する。ヘリング氏のような電子顕微鏡は、解像度をさらに押し下げて原子スケールまで到達する。

巨大望遠鏡に匹敵する測定基準を見つけるのは難しい。天文学者は線解像度よりも、秒角（1度の3,600分の1）で測定される角度解像度を重視している。たとえば、ハッブル宇宙望遠鏡は0.1秒角未満の画像を撮影できる。現在チリの山頂で建設中の欧州超大型望遠鏡は、0.01秒角以上の角度解像度を持つ予定だ。

望遠鏡と顕微鏡を正確に比較するには、それらを肉眼で見る人間の目の観点から考える必要があります。ニール氏によると、正常な視力を持つ人は、約 25,000 nm の線形解像度と約 60 秒角の角度解像度で物体を認識できます。

つまり、最高の顕微鏡では、視野を 25,000 nm から 0.035 nm まで広げることができ、714,000 倍の進歩です。一方、最高の望遠鏡でも、視野を 60 秒角から 0.01 秒角までしか広げることができず、6,000 倍の進歩です。

訂正、2016 年 3 月 1 日: この記事のオリジナル版では、ビクトリア大学の所在地がバンクーバーにあると誤って記載されていました。実際はビクトリア州のバンクーバー島にあります。

この記事はもともと、Popular Science の 2016 年 1 月/2 月号に掲載されました。