科学的に「後光」を再現する方法を真面目に検討してみた

宗教画や仏像には、聖人や仏が身体から光を放つ「後光」の描写がしばしば登場する。

あの後光を科学的に再現するにはどうすればいいのだろうか。それも非常灯みたいな情けない光ではなく、できれば太陽のように堂々と。もちろん生きたまま。一瞬光っただけのおじさんで終わるのは避けたい。

この壮大にくだらない問いを、発光の物理メカニズム別に真面目に検討してみた。

高エネルギー発光メカニズムの検討

まずは派手な方法から順に見ていこう。結論を先に言えば、全部死ぬ。

1. 黒体放射（熱で光る）

あらゆる物体は温度に応じた電磁波を放射している（黒体放射 [1]）。ウィーンの変位則 [2] によれば、放射スペクトルのピークが可視光域（約500 nm）に来るのは約5,800 K。太陽の表面温度（約5,778 K）に近い値であり、太陽が白っぽく輝いて見えるのはこのためだ。

つまり、人体を5,800 Kに加熱すれば太陽と同じスペクトルで光れる。簡単だ。

問題は、人体のタンパク質が約60°Cで変性を始めるという点にある。5,800 Kでは人体は瞬時にプラズマ化する [3]。「一瞬」どころか、フェムト秒 [4] で蒸発する。光る前に消える。

神々しさ ★★★★★ / 生存率 ★☆☆☆☆（蒸発）

2. チェレンコフ放射（水中で青く光る）

荷電粒子が媒質中をその媒質中の光速度より速く移動すると、青白い光が発生する。チェレンコフ放射と呼ばれるこの現象は、原子炉の使用済み燃料貯蔵プールが青く光る原因として知られている [5]。あの美しい青だ。

体内に大量のβ線源 [6] を取り込んで水中に入れば、理論上は全身から神秘的な青い光を放つことができる。美しくはあるが、致死量をはるかに超える被曝は避けられない。光り始めた時点で死亡確定。「光っただけのおじさん」の典型例だ。

なお、臨界事故の記録には、被害者が事故の瞬間に視野全体が青白く光るのを知覚したという証言が複数残されている。高エネルギー粒子が眼球内の硝子体 [7]（水分を多く含む）を通過する際のチェレンコフ放射だと考えられている。

神々しさ ★★★★☆（美しい青） / 生存率 ★☆☆☆☆（死）

3. 臨界反応（一瞬だけ核分裂炉になる）

1946年、ロスアラモス研究所で発生したいわゆる「デーモン・コア」事故 [8] では、プルトニウム球の周囲の反射材が意図せず閉じた瞬間に臨界に達し、室内が青い閃光に包まれた。物理学者ルイス・スローティンは反射材を素手で弾いて臨界を停止させたが、推定約21 Sv [9] の被曝により9日後に死亡している。

部屋全体を照らすほどの閃光。確かに神々しい。だが代償は生命そのものだ。伝説にはなれる。

神々しさ ★★★★★（部屋全体が光る） / 生存率 ★☆☆☆☆（確実に死）

4. 対消滅（完全にエネルギーになる）

体重60 kgの人間が同質量の反物質 [10] と完全に対消滅した場合、 \(E = mc^2\)より、

\[ E = 60 \times (3 \times 10^8)^2 \approx 5.4 \times 10^{18} \text{ J} \]

広島型原爆1発のエネルギーが約 \(6.3 \times 10^{13}\) J なので、これは約86,000発分 [11] に相当する。「光る」を通り越して地表を消し飛ばすレベルだ。神というより災厄。やりすぎである。

神々しさ ∞ / 生存率 −∞ / 人類存続 ★☆☆☆☆

ここまでの結論として、高エネルギーの発光メカニズムはもれなく人体の即時破壊を伴う。 派手に光ろうとするほど、光る前に消える。

生存しながら光る唯一の方法は生物発光

生存と発光を両立する唯一の現実的手段は、生物発光（バイオルミネセンス） [12] だ。

代表例はホタルのルシフェリン-ルシフェラーゼ反応系で、化学エネルギーが直接可視光に変換される。

\[ \text{ルシフェリン} + \text{ATP} + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{ルシフェラーゼ}} \text{オキシルシフェリン} + \text{光} \]

GFP（緑色蛍光タンパク質） [13] 遺伝子を導入した発光動物（マウスやウサギなど）はすでに実現しており、原理的には人間にも応用可能である。

ただし、その光は暗闇でようやく視認できる程度。太陽どころか非常灯にも負ける。あの「情けない光」そのものだ。仮に奇跡的にめちゃくちゃ光っても、せいぜい「なんかうっすら緑っぽい人」 [14] になるだけ。変なおじさんである。

神々しさ ★☆☆☆☆（しょぼい） / 生存率 ★★★★★

ではどこまで光れるのか？エネルギー収支を計算する

しょぼいとはいえ唯一の生存ルートが生物発光なのだから、これを全力でスケールアップするしかない。せめて「目をこらせばお前じゃん」と気づかれるレベルまで光度を引き上げたい。

目標は1,000ルーメン

いくつかの光源の光束（ルーメン）を参考に挙げる。

• ホタルは約0.001 lm（暗闇でギリギリ見える程度）
• スマートフォン画面は約500 lm
• 高輝度LED懐中電灯は約1,000 lm（「お、光ってるやん」レベル）
• カメラ用ストロボ（瞬間）は数万 lm（神々しい）
• 太陽は約 \(3.8 \times 10^{28}\) lm（やりすぎ）

1,000ルーメンなら、夜道で向かいから歩いてきたら「あの人光ってない？」と二度見されるくらいの光量だ。これを目標にする。

連続発光に必要なエネルギー

ホタルの発光色は黄緑色（ピーク波長約560 nm）で、人間の目の感度が最も高い波長域に近い。この波長の光は放射パワーあたりの視感度 [15] が高く、約600 lm/Wとなる。

1,000 lmに必要な放射パワーを求める。

\[ P_{\text{rad}} = \frac{1{,}000 \text{ lm}}{600 \text{ lm/W}} \approx 1.7 \text{ W} \]

たった1.7 W。USB充電器以下である。

しかしここに効率の壁が立ちはだかる。ホタルの生物発光におけるエネルギー変換効率（化学エネルギーから可視光への総合効率）は約40%だ。なお、この量子収率 [16] はかつて約88%と報告されていたが、2008年のAndoらの精密測定により約41%に下方修正されている。それでも生物発光としては生物界最高峰の効率である。

この効率を採用すると、必要な化学エネルギー投入量は次のようになる。

\[ P_{\text{chem}} = \frac{1.7 \text{ W}}{0.40} \approx 4.3 \text{ W} \]

人体の基礎代謝 [17] は安静時で80から100 W程度。つまり代謝のわずか4から5%を発光に振り向ければ、懐中電灯レベルで常時光れる。

1日あたりの追加カロリー消費を計算すると、次のようになる。

\[ 4.3 \text{ W} \times 86{,}400 \text{ s} \approx 370 \text{ kJ} \approx 90 \text{ kcal/日} \]

おにぎり半個分 [18]。食えば光れる。光の代償は飯。

最大の敵は廃熱（ただし1,000ルーメンなら余裕）

変換効率40%ということは、投入エネルギーの60%（約2.6 W）が熱になる。

ところが2.6 Wという数字は、人体にとってほぼ誤差だ。安静時の放熱能力（80から100 W）に対して基礎代謝のわずか3%の追加にすぎず、体温上昇は計算上0.005°C。体温計の測定誤差の1/20以下。1,000ルーメン程度では、汗のひとつもかかない。

では体温の限界から逆算して、人体はいったい何ルーメンまで光れるのか [19]。

人体が発汗や皮膚血流の増加をフル活用して処理できる追加の廃熱は、運動生理学のデータから約1,000 W（マラソン選手の代謝に相当）と推定される。この1,000 Wをすべて発光の廃熱に充てると、

\[ \text{光束} = \frac{1{,}000}{0.60} \times 0.40 \times 600 \approx 400{,}000 \text{ lm} \]

人体の熱的限界は約40万ルーメン。 大型スタジアム照明1基分だ。この光度では体温が39°C近くに達し、全身汗だくになる。1日あたり約36,000 kcal（通常の食事の約18倍）を摂取し続けなければならない。

つまり 光れば光るほど熱くなり、光れば光るほど汗をかく のは熱力学第二法則 [20] の帰結として正しいが、それが実感を伴うのは数万ルーメン以上の領域だ。1,000ルーメンの仏は涼しい顔で光っていられる。40万ルーメンの仏は汗だくで飯を食い続けている。

瞬間発光（ストロボモード）

常時光るのがしんどいなら、一瞬だけドカンと光る手もある。カメラのストロボのように。

体内のATP（アデノシン三リン酸） [21] は常時約250 g程度が存在する。ATP加水分解の自由エネルギーは細胞内条件下で1 molあたり約50から54 kJとされ、250 g（約0.49 mol）で概算すると即時利用可能な化学エネルギーは約25 kJになる。

このうち1%（約250 Jの化学エネルギー）を1ミリ秒で消費し、40%の効率で光に変換した場合、結果は次のとおりだ。

• 発生する光エネルギーは約100 J
• 瞬間放射出力は約100 kW

一般的なカメラ用スピードライトの1発あたりの可視光出力は数Jから10 J程度なので、この「人体ストロボ」はそれを大きく上回る。後光というよりはもはや閃光弾だが、一瞬だけなら確かに神々しい。目撃者は確実に「何か光った」と思う。

代償は短距離走をした直後のような疲労感。ATP回復（休息と食事）を挟めば再発光も可能と見込まれる。なお、全ATPを使い切れば数十回発光可能だが、全部使うと即座に心停止するので自重が必要だ。

体内核融合は解決策にならない

「生物発光じゃなくて、体内で核融合を起こしてエネルギー源にすればいいのでは？」という発想もあるだろう。

D-D（重水素-重水素）核融合 [22] は1反応あたり約3.65 MeVのエネルギーを放出する。数Wの出力を維持するために必要な重水素は年間わずか数mg。燃費だけは神である。

しかし、D-D核融合の生成物は中性子やガンマ線であり、可視光ではない。「光る」どころか「被曝させる」だ。体内を中性子が飛び交えば周囲の組織が放射化され、光る以前の問題が発生する。

可視光に変換しようにも、

• 黒体放射経路（熱→光）は人体の温度（約310 K）での放射ピークが赤外線（約9 μm）なので可視光はほぼ出ない。3,000 K以上必要だが、その温度では蒸発する
• シンチレーション経路 [23]（ガンマ線→結晶→可視光）は効率10から15%だが、体内にNaI結晶を埋め込む必要があり、もはやサイボーグである
• 熱電変換経路（熱→電力→LED）は総合効率2.5から5%で、必要な発熱量が基礎代謝の数倍になり、熱中症で死ぬ

結局、どの経路を通っても効率の壁に突き当たるか死ぬかのどちらかだ。

科学的に正しい「後光」の正体

神々しさと生存は、基本的にトレードオフである。

高エネルギーな発光メカニズムは、光度こそ圧巻だが、もれなく人体の破壊を伴う。生存可能な唯一のアプローチは生物発光であり、ホタルの発光メカニズムをスケールアップすれば、

• 連続発光 → 懐中電灯級（1,000 lm）なら涼しい顔で常時光れる。追加コストはおにぎり半個分のカロリーのみ。理論上限は約40万ルーメン（スタジアム照明級）だが、全身汗だくで常に飯を食い続ける覚悟がいる
• 瞬間発光 → ATPの1%を使えばカメラストロボを超える閃光を1発放てる。代償は疲労困憊

考えてみれば、ホタルの発光メカニズムはまさに理想的な光り方だ。

• ほぼ熱を出さない（冷光）
• エネルギー効率が生物界最高峰
• 完全に自力で光る

むしろホタルのほうがよっぽど悟っている。無駄な熱を出さず、必要な分だけ光る。

つまり、科学的に正しい「後光」の発生メカニズムはこうなる。

    👼 後光の正体
       ↓
 ルシフェリン-ルシフェラーゼ反応
       ↓
   量子収率 約41%
       ↓
  でも総合効率は40%
       ↓
   残り60%は熱
       ↓
 1,000 lm → 涼しい顔
40万 lm → 仏、汗だく

物理法則の範囲内でもっとも神々しく光る方法はこうだ。

ホタルと同じ原理で光り、おにぎりで燃料を補給する。1,000ルーメンなら涼しい顔で光れるが、40万ルーメンを目指すなら汗だくで飯を食い続ける覚悟がいる。

物理法則に忠実な「後光」の正体は、巨大なホタルだったのである。

悟りを開いても、エントロピー増大からは逃れられない。

脚注

ここまで読んで「いやちょっと待て、それ何？」と引っかかった箇所があるかもしれない人のための補足。全部読む必要はない。気になったやつだけ開いてもらえればいい。

[1] 黒体放射とは

温度を持つすべての物体は電磁波を放射している。あなたもこの文章を読んでいる今この瞬間、赤外線をばんばん出している。人体（約37°C = 310 K）の放射出力はおよそ100 Wで、つまりあなたは常時100 Wのヒーターとして機能している。冬場に人が集まると部屋が暖かくなるのは気のせいではなく、100 Wヒーターが増設されているのだ。

「黒体」とは入射した電磁波をすべて吸収する理想的な物体のこと。現実の物体は完全な黒体ではないが、プランクの放射法則によって記述される黒体放射スペクトルは、恒星の表面温度の推定から工業用温度計まで幅広く応用されている。

[2] ウィーンの変位則とは

黒体放射のスペクトルにはピーク（最も強く放射される波長）があり、その波長 \(\lambda_{\max}\) と温度 \(T\) の関係を示す法則。

\[ \lambda_{\max} T = 2{,}898,\mu\text{m K} \]

1893年にヴィルヘルム・ヴィーンが導出し、1911年にノーベル物理学賞を受賞した。

太陽（ \( \approx 5{,}778\) K）に代入すると \(\lambda_{\max} \approx 501\) nm。これは緑色に相当する。「え、太陽って緑なの？」と思うかもしれないが、太陽は可視光全域にわたって広く放射しているため、人間の目には白っぽく見える。ピークが緑なのに白く見えるのは、目が複数の波長をまとめて知覚するからだ。

ちなみに人体（310 K）のピーク波長は約9.3 μm。赤外線の領域であり、サーモカメラが人体を映せるのはこの放射を検出しているためである。

[3] プラズマとは

固体→液体→気体に続く「物質の第四の状態」。気体をさらに加熱すると原子から電子が剥ぎ取られ（電離）、正イオンと自由電子が混在した状態になる。これがプラズマだ。

宇宙の可視物質の99%以上はプラズマ状態にある（恒星、星雲、恒星間物質など）。身近な例としては雷、蛍光灯、ネオンサイン、そしてプラズマテレビ（名前そのまま）がある。

5,800 Kではあらゆる有機分子の化学結合が破壊され、人体を構成していた元素は完全に電離したプラズマになる。「人体がプラズマ化する」とは、文字通り「原子レベルでバラバラになる」ということだ。もはや「人体だったもの」ですらない。

[4] フェムト秒のオーダー感

1フェムト秒 = \(10^{-15}\) 秒。想像しにくいので時間のスケール感を並べてみよう。

• 1ミリ秒（ \(10^{-3}\) 秒）…… まばたき1回は約300ミリ秒
• 1マイクロ秒（ \(10^{-6}\) 秒）…… カメラのストロボの閃光時間はこのオーダー
• 1ナノ秒（ \(10^{-9}\) 秒）…… 光が約30 cm進む時間。定規1本分しか進めない
• 1ピコ秒（ \(10^{-12}\) 秒）…… 分子振動の周期
• 1フェムト秒（ \(10^{-15}\) 秒）…… 光が約0.3 μm進む時間。可視光の波長（0.4〜0.7 μm）より短い距離しか進めない

比喩で表すと、「1秒と1フェムト秒」の比率は「約3,200万年と1秒」に等しい。3,200万年前は漸新世、哺乳類が繁栄し始めた時代だ。そこから今日までの壮大な年月の中に1秒があり、その1秒の中にフェムト秒がある。「一瞬」にもほどがある。

[5] チェレンコフ放射はなぜ青いのか

チェレンコフ放射の強度はFrank-Tamm公式によって記述される。結論だけ言えば、放射強度は周波数に比例する（波長の二乗に反比例する）。つまり短い波長（青や紫）の光ほど強く放射され、長い波長（赤）の光は弱い。結果として青白く見える。

直感的な比喩としては「光のソニックブーム」がわかりやすい。ジェット機が音速を超えると衝撃波（ソニックブーム）が発生するのと同様に、荷電粒子が媒質中の光速を超えると電磁波の衝撃波が発生する。それがチェレンコフ放射だ。

1937年にイリヤ・フランクとイゴール・タムが理論的に説明し、パヴェル・チェレンコフの実験的発見とあわせて、3名は1958年にノーベル物理学賞を受賞した。ノーベル賞級に美しい光ということである（物理的にも、見た目的にも）。

[6] β線とは、そしてなぜβ線なのか

β線（ベータ線）は放射性崩壊で放出される高速の電子（β⁻）または陽電子（β⁺）のこと。

チェレンコフ放射には「電荷を持ち」「媒質中の光速を超える速度で移動する」粒子が必要だ。放射線にはα線やγ線もあるが、なぜβ線が主役なのか。

• α粒子（ヘリウム4の原子核）は質量が大きく（陽子の4倍）、速度が遅い。水中でチェレンコフ放射を起こすには約485 MeVもの運動エネルギーが必要で、通常の放射性崩壊では到達しない
• γ線（光子）は電荷を持たないため、そもそもチェレンコフ放射を直接起こせない（ただしコンプトン散乱で二次電子を叩き出し、その電子がチェレンコフ放射を起こすことはある）
• β粒子（電子）は非常に軽く（陽子の約1/1,836）、容易に相対論的速度まで加速される。水中（屈折率 \(n \approx 1.33\) ）でのチェレンコフ閾値は約0.264 MeV。一般的なβ崩壊のエネルギーはこれを楽に超える

軽くて速くて電荷がある。β線はチェレンコフ放射にとって完璧な条件を備えた粒子なのだ。

[7] 眼球内でチェレンコフ光を見る

硝子体（しょうしたい）は眼球の内部、水晶体と網膜の間を満たすゲル状の透明な物質で、成分の約99%が水。

高エネルギーの荷電粒子が硝子体を通過する際、水の屈折率（ \(n \approx 1.34\) ）を考慮した光速を超えていればチェレンコフ光が発生し、それが直接網膜に到達する。つまり外部の光源なしに、眼球の内側から光を知覚する。

ロスアラモスやオークリッジの臨界事故の記録には、事故の瞬間に「青い閃光を見た」「視野全体が青白く光った」という証言が残されている。閉眼していたにもかかわらず光を知覚したケースもあり、これは外部光ではなく眼球内部でのチェレンコフ放射であると考えられている。自分の体内で光が生まれる瞬間を、最も近い距離で目撃するという、美しくも恐ろしい現象だ。

[8] デーモン・コアの真実（2度の臨界事故）

「デーモン・コア（悪魔の核）」は質量約6.2 kgのプルトニウム球で、元々は第三の核兵器に使用される予定だったが、日本の降伏により実戦使用されなかった。このプルトニウム球が2度の臨界事故を引き起こし、2名の物理学者の命を奪ったことから「悪魔」の異名がついた。

第1の事故（1945年8月21日）

ハリー・ダリアンが炭化タングステンの煉瓦でプルトニウム球を囲む中性子反射実験中、煉瓦を誤って落下させ臨界に達した。推定被曝量は約5.1 Sv。25日後に死亡。

第2の事故（1946年5月21日）

ルイス・スローティンが、2つのベリリウム半球でプルトニウム球を囲む「ドラゴンの尻尾をくすぐる」と呼ばれる実験を行っていた。マイナスドライバーで半球の間に隙間を維持していたが、ドライバーが滑って半球が閉じ、瞬時に臨界に達した。室内に青い閃光と熱波が広がった。スローティンは素手で半球を引き剥がし臨界を停止させたが、推定被曝量は約21 Sv（次の脚注参照）。9日後に死亡。

2度の致命的事故の後、このプルトニウム球は溶かされて別の核兵器に再利用された。悪魔は溶かされたのだ。

[9] 21 Svがどれほど常軌を逸しているか

被曝量のスケールを並べてみると、21 Svの異常さが一目でわかる。

• 0.01 mSv …… 胸部X線撮影1回
• 0.1 mSv …… 東京〜ニューヨーク往復フライトで浴びる宇宙線
• 1 mSv …… 一般公衆の年間線量限度
• 50 mSv …… 放射線作業者の年間線量限度
• 250 mSv …… 緊急作業の上限（福島第一原発事故時に引き上げられた値）
• 1,000 mSv（1 Sv）…… 急性放射線症。嘔吐、リンパ球の急減
• 4,000〜5,000 mSv（4〜5 Sv）…… LD50（治療なしで半数が死亡する線量）
• 7,000〜8,000 mSv（7〜8 Sv）…… 骨髄死。造血機能が完全に破壊される
• 10,000〜20,000 mSv（10〜20 Sv）…… 腸死。消化管粘膜が壊死し、1〜2週間以内に死亡
• 21,000 mSv（21 Sv）…… スローティンの推定被曝量。LD50の約4〜5倍

なお、事故直後の生体線量推定には不確実性があり、資料によって10〜21 Svの幅がある。臨界事故で放出される中性子線の生物学的効果加重係数（RBE）が大きいため、物理的な吸収線量（Gy）と生物学的な等価線量（Sv）の間に大きな差が生じうることが、この幅の一因である。いずれにせよ、胸部X線撮影に換算すると約200万回分。人間が即死しなかったのが不思議なレベルだ。

[10] 反物質とは

通常の物質を構成する粒子と、電荷が正反対の粒子でできた物質。電子の反粒子は陽電子、陽子の反粒子は反陽子。物質と反物質が接触すると、両者の質量がすべてエネルギーに変換される（対消滅）。

これは \(E = mc^2\) の100%変換であり、核分裂（質量の約0.1%がエネルギーに変換）や核融合（約0.7%）と比べて桁違いの効率。究極のエネルギー源だが、生産がほぼ不可能。

CERNでは反水素の生成に成功しているが、人類がこれまでに生成した反物質の総量はナノグラムのオーダーにすぎない。仮に1 gの反物質を生産しようとした場合のコストはNASAの推定で数十兆円。60 kgとなると、現在の技術では宇宙の年齢（138億年）よりも長い時間がかかる。仮に完成しても保管容器に触れた瞬間に対消滅するため、保管問題も解決していない。あらゆる意味で非現実的である。

[11] 原爆のエネルギーを大学生のクーラーで換算する

広島型原爆（リトルボーイ）のエネルギーは約63 TJ（テラジュール）。大きすぎてピンとこないので、「大学生の一人暮らしがエアコン（冷房）を1年間つけっぱなしにするエネルギー」 を1単位として換算してみよう。

6畳用エアコンの平均消費電力を約700 Wとして、24時間365日フル稼働させると年間消費エネルギーは約22 GJ（ギガジュール）。

\[\frac{63 \text{ TJ}}{22 \text{ GJ}} \approx 2{,}850\]

広島型原爆1発 ≈ 大学生がクーラーを約2,850年間つけっぱなし。 弥生時代の始まりごろからずっとクーラーをつけていて、ようやく使い切る計算になる。

さて対消滅（ \(5.4 \times 10^{18}\) J）を同じ単位で換算すると、

\[\frac{5.4 \times 10^{18} \text{ J}}{22 \times 10^{9} \text{ J}} \approx 2.4 \times 10^{8}\]

約2億4,000万年分。 2億4,000万年前はペルム紀末の大量絶滅（地球史上最大の絶滅イベント、生物種の90%以上が消滅）が起きた直後にあたる。その瞬間からクーラーをつけ始めて、恐竜の時代を丸ごと経て、人類が誕生し文明を築き、今この文章を読んでいる瞬間まで経過してもまだクーラーは動いている。

ちなみに電気代に換算すると（1 kWh = 30円として）、広島型原爆で約5.3億円、対消滅で約450兆円。日本のGDP（約600兆円）に迫る電気代が、一瞬で消費される。

[12] 生物発光（バイオルミネセンス）の世界

生物が化学反応によって自ら光を生み出す現象。蛍光（外部の光を吸収して再放出する現象）とは原理的に異なり、生物発光は外部光源を必要としない。

基本的な仕組みはこうだ。基質である「ルシフェリン」が酵素「ルシフェラーゼ」の触媒作用のもとで酸素と反応し、励起状態の分子を生成する。その分子が基底状態に戻る際に光子を放出する。ルシフェリンとルシフェラーゼの具体的な分子構造は生物種によって大きく異なる。

驚くべきことに、生物発光は進化の歴史の中で少なくとも40回以上、独立に出現している（収斂進化）。とくに深海では生物の76%以上が何らかの発光能力を持つとされる。暗黒の世界では、光こそが最強のコミュニケーション手段なのだ。

ちなみに「ルシフェリン」の名前の由来はラテン語の lucifer（光を運ぶ者）。堕天使ルシファーと同語源である。悪魔の名を冠した物質で仏の後光を再現しようとしているわけだ。

[13] GFPと下村脩

GFP（Green Fluorescent Protein、緑色蛍光タンパク質）は、オワンクラゲ（Aequorea victoria）から1962年に下村脩によって単離された238アミノ酸の小さなタンパク質。青色光（395 nm付近）を吸収して緑色光（509 nm）を放出する。

GFPの革命的な点は、遺伝子工学によって任意のタンパク質に「タグ」として結合させることで、生きた細胞内でそのタンパク質の動きをリアルタイムに観察できるようになったこと。分子生物学における最も重要なツールの一つであり、下村脩、マーティン・シャルフィー、ロジャー・ツィエンの3名は2008年にノーベル化学賞を受賞した。

現在ではGFPの改変体として、青色（BFP）、水色（CFP）、黄色（YFP）、赤色（mCherry）など多彩なバリエーションが開発されている。GFPを導入した光るマウス、光るウサギ、光る魚、光るブタは研究用にすでに作られている。

下村脩は受賞当時80歳。クラゲを約85万匹採集してGFPを単離したと言われている。悟りに至る道は、クラゲ85万匹からも始まる。

[14] 生物発光の色の多様性

「なんかうっすら緑っぽい人」と書いたが、生物発光の色は生息環境によって進化的に最適化されており、実に多彩だ。

• 陸上（ホタルなど） …… 黄緑色（ピーク約560 nm）。人間の目の感度が最も高い領域に近く、「目立つ色」として最適
• 浅海 …… 緑〜青緑（480〜520 nm）。海水中でこの波長帯の透過率が最も高い
• 深海 …… 青色（460〜480 nm）。深い海では青い光だけが遠くまで届く
• 深海の例外 …… ワニトカゲギス属（Malacosteus）は赤色の光を発する。深海のほとんどの生物は赤い光を感知できないため、赤い発光は周囲にバレない。生物学的な暗視ゴーグルだ
• 夜光虫（渦鞭毛藻） …… 波打ち際が青く光る現象は、波の物理的衝撃によって細胞内の発光反応が引き起こされている
• ヤコウタケ（光るキノコ） …… 緑色（520 nm付近）。胞子を運ぶ昆虫を誘引するために光ると考えられている

GFP由来なら「緑っぽい人」だが、深海魚の遺伝子を使えば「青っぽい人」にもなれるし、ワニトカゲギス由来なら「赤っぽい人」にもなれる。どの色でも変なおじさんであることに変わりはないが、選択肢があるのは嬉しいかもしれない。

[15] ルーメン、ワット、そして視感度

ルーメン（lm）は「人間の目にどれだけ明るく感じるか」を表す単位であり、物理的な放射パワー（ワット）とは異なる。同じ1 Wの光でも、波長によって「目が感じる明るさ」は大きく変わる。

人間の明所視における視感度はCIE（国際照明委員会）の標準比視感度曲線 \(V(\lambda)\) で定義されており、555 nm（黄緑色）でピーク値 683 lm/W をとる。つまり555 nmの単色光1 Wは683ルーメンに相当する。これが理論上の最大値だ。

波長がずれると視感度は急激に落ちる。650 nm（赤色）では約73 lm/W（ピークの約1/9）、450 nm（青色）では約26 lm/W（約1/26）まで下がる。同じワット数でも青い光は黄緑色の光の1/26しか「明るく感じない」のだ。

ホタルの発光ピーク（約560 nm）はこの最高感度にきわめて近く、約630 lm/W に達する。ホタルは進化の過程で「ホタル同士が最も見つけやすい色」に光を最適化した結果、人間の目にとっても「ワットあたり最も明るく見える色」にほぼ完璧にチューニングされている。本文で使った600 lm/Wという値はこの付近の近似値である。

[16] 量子収率とは（そして88%が41%に下がった話）

量子収率（quantum yield、Φ）は、化学発光の場合「反応した分子1個あたりに放出される光子の数」を表す指標。 \(\Phi = 1.0\) （100%）なら1回の反応で必ず1個の光子が出る。

ホタルの量子収率はかつて \(88 \pm 25 \%\) と測定されていた（Seliger & McElroy, 1960）。しかし2008年、安藤義則らがより精密な全光束分光装置を用いて再測定を行い、 \(41.0 \pm 7.4 \%\) に下方修正した（Ando et al., Nature Photonics, 2(1), 44-47, 2008）。旧測定値は検出系の校正誤差により過大評価されていた。

それでも41%は化学発光としては驚異的に高い。一般的な化学発光物質の量子収率は数%から30%程度であり、ホタルは依然として「生物界最高効率の発光体」の座を守っている。ちなみに2010年のNiwaらの研究では、ブラジルのコメツキムシの一種（Pyrearinus termitilluminans）の量子収率が約61%と報告されており、ホタルの記録を上回る可能性がある。発光効率の王座争いはまだ決着していない。

[17] 基礎代謝とは（あなたは100 Wの電球である）

何もしなくても生命維持だけに消費されるエネルギーのこと。心臓の拍動、呼吸筋の収縮、体温維持、脳の活動、細胞の修復、イオンポンプの駆動などの総和だ。

成人男性で約1,500〜1,800 kcal/日。ワットに換算すると約73〜87 W。つまり人体はだいたい100 Wの白熱電球と同じ消費電力で動いている。主な内訳はおおよそ以下のとおり。

• 肝臓 …… 約27%
• 脳 …… 約19%（約20 W。スマートフォンの充電中とほぼ同じ電力を常に消費している）
• 骨格筋 …… 約18%
• 腎臓 …… 約10%
• 心臓 …… 約7%
• その他 …… 約19%

「光る」ために追加で4.3 W（代謝の約5%）を使うというのは、体にとって「脳の消費電力の約1/4を追加する」程度の負荷ということになる。無茶な要求ではない。

[18] 90 kcalで何が食べられるか（発光飯ガイド）

1,000ルーメンの連続発光に必要な追加カロリーは1日あたり約90 kcal。光る仏のための食事ガイドを用意した。

• バナナ1本（中サイズ） …… 約86 kcal。ほぼぴったり。携帯性も高く、発光のお供に最適
• ゆで卵1個 …… 約76 kcal。やや不足だがタンパク質も摂れて効率的
• コンビニおにぎり（梅）の半分 …… 約85 kcal。本文の「おにぎり半個分」は正確
• 6Pチーズ2個 …… 約118 kcal。やや過剰だが乳製品派に
• ブラックサンダー1本 …… 約110 kcal。20 kcalオーバーだが、美味しさは正義
• みかん2個 …… 約90 kcal。冬季限定の発光飯
• カロリーメイト1本 …… 100 kcal。効率重視。まさに発光用栄養補助食品

持続的に安定して光りたいなら、急速なエネルギー供給よりも緩やかな持続供給が理想的だ。低GI食品（玄米、全粒粉パン、ナッツなど）でエネルギーを安定供給するのが良い。バナナ + アーモンド数粒が最強の発光飯。 光る前に食え。

[19] 体温から逆算する人体発光のμm理論上限

1,000ルーメンの廃熱2.6 Wで体温がどうなるかを真面目に計算すると、結論は「ほぼ何も起きない」。

人体の熱容量は体重60 kgの場合 \( 60 \times 3.5 ,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}} = 210 ,\frac{\text{kJ}}{\text{K}} \) 。運動生理学のデータから、500 Wの追加代謝（ランニング相当）で深部体温が約1°C上昇するので、2.6 Wなら、

\[\Delta T \approx \frac{2.6}{500} \times 1 \text{ °C} \approx 0.005 \text{ °C}\]

体温計の測定誤差（±0.1°C）の1/20。完全にゼロだ。

ではスケールアップしたらどうなるか。光束ごとの廃熱、体温上昇、必要カロリーを一覧にしてみよう。

• 1,000 lm（懐中電灯） …… 廃熱2.6 W、体温+0.005°C、追加90 kcal/日。涼しい顔で光れる
• 10,000 lm（プロジェクター） …… 廃熱26 W、体温+0.05°C、追加900 kcal/日。まだ汗はかかないが、常にお腹が空く
• 50,000 lm（大型投光器） …… 廃熱130 W、体温+0.26°C、追加4,500 kcal/日。軽い運動程度の発汗が始まる。ここから「お、ちょっと光ってる？」が「うわ、めっちゃ光ってる」に変わる
• 100,000 lm（スタジアム照明の一部） …… 廃熱260 W、体温+0.5°C、追加9,000 kcal/日。ジョギング並みの発汗。食事量は力士レベル
• 200,000 lm（スタジアム照明級） …… 廃熱520 W、体温+1.0°C（37.5°C）、追加18,000 kcal/日。かなりの汗。起きている間ずっと食べ続けないと追いつかない
• 400,000 lm（熱的限界付近） …… 廃熱1,040 W、体温+2.0°C（38.5°C）、追加36,000 kcal/日（通常の18倍）。全力ランニングと同等の発汗。人体の冷却能力のほぼ上限
• 600,000 lm以上 …… 廃熱1,500 W超。放熱が追いつかなくなり、光り続ける限り体温が上がり続ける。熱中症で死亡

結論として、人体が「涼しい顔で光れる」のは数千ルーメンまで。「汗だくだが生存可能」なのは40万ルーメンあたりまで。それを超えると発光メカニズムは生物発光で安全なのに、廃熱で死ぬ。せっかく核分裂や対消滅を避けて生き延びたのに、最後は熱中症。物理法則は容赦がない。

[20] 熱力学第二法則とエントロピー

「孤立系のエントロピー（乱雑さの指標）は減少しない」という物理学の根本法則のひとつ。エネルギー変換においては「使えるエネルギーから使えないエネルギー（おもに熱）への不可逆な変換が必ず起きる」ことを意味する。エネルギー変換効率が100%になることは原理的にあり得ない。

光るためには化学エネルギーを光エネルギーに変換する必要があるが、その変換過程で必ず一部は熱になる。これは悟ろうが何をしようが逃れられない。物理法則は信仰や修行によって書き換えられるものではない。

余談だが、1867年にジェームズ・クラーク・マクスウェルが提唱した「マクスウェルの悪魔」は、熱力学第二法則を破る思考実験として有名だ。分子を一つずつ選別して「速い分子」と「遅い分子」に分ければエントロピーを減らせるのでは？という問いだったが、1961年にランダウアーがこの悪魔は「情報を消去する際にエネルギーを消費する」ため、結局エントロピーは増大すると示した。悪魔ですらエントロピーからは逃れられなかった。仏はなおさらだ。

[21] ATPとは（体内のエネルギー通貨）

アデノシン三リン酸（Adenosine Triphosphate）。アデノシンに3つのリン酸基が結合した分子で、末端のリン酸結合を加水分解してADP（アデノシン二リン酸）とリン酸に分かれる際にエネルギーを放出する。このエネルギーが筋収縮、神経伝達、物質輸送、生合成など、ほぼすべての細胞活動を駆動している。生物学では「エネルギーの通貨」と呼ばれる。

体内に常時存在するATPはわずか約250 g（単三電池1本分くらいのエネルギーに相当）。しかし人体は1日に自分の体重に相当する約40〜60 kgものATPを消費している。つまり同じATP分子を1日に1,000回以上リサイクルしている計算になる（毎秒約 \(9 \times 10^{20}\) 個のATPが合成・分解されている）。

250 gのATPがすべて尽きると何が起きるか。筋収縮不能、イオンポンプ停止、細胞膜電位の崩壊が連鎖的に起き、即死する。「全ATP使い切って数十回ストロボ発光」が心停止を意味するのはこのためだ。光の代償は文字通り命である。

[22] D-D核融合とは（あなたの体内に12トン爆弾がある）

重水素（デューテリウム、D）どうしの核融合反応。2つの反応経路があり、ほぼ等確率で起きる。

\[D + D \to {}^{3}\text{He} (0.82 \text{MeV}) + n (2.45 \text{MeV})\]

\[D + D \to T (1.01 \text{MeV}) + p (3.02 \text{MeV})\]

平均して1反応あたり約3.65 MeVのエネルギーを放出する。

自然界の水素のうち約0.015%が重水素。体重60 kgの人間に含まれる水は約36 kg、水素は約4 kg、したがって重水素は約0.6 g。この0.6 gの重水素がすべて融合すると約 \(5.3 \times 10^{10}\) J、TNT火薬換算で約12.7トン分のエネルギーになる。あなたの体内に12トン爆弾分の核融合燃料が眠っている。

ただし核融合を起こすには約1億K（ \(10^{8}\) K）の温度か、それに相当する超高圧が必要。人体の37°C（310 K）とは桁が約6つ違うので、ご安心いただきたい。うっかり融合が始まることはない。

[23] シンチレーターとは（光る前に溶ける結晶）

放射線（ガンマ線、X線、荷電粒子など）を吸収して可視光を放出する物質の総称。代表的なものにNaI(Tl)（タリウムで活性化したヨウ化ナトリウム結晶）がある。

仕組みとしては、ガンマ線が結晶内の電子を励起し、その電子が活性化剤（Tl）の発光準位を経由して基底状態に戻る際に可視光を放出する、というもの。エネルギー変換効率はおよそ10〜15%。

医療用のPET/CTスキャナーや放射線モニター、素粒子物理学の検出器などに広く使われている。本文でこれを「体内に埋め込む」案が非現実的だとした理由は、効率以前の問題として、NaIが潮解性（空気中の水分を吸収して自ら溶けてしまう性質）を持つからでもある。人体内は水だらけなので、埋め込んだ瞬間に溶解が始まる。光る前に溶ける。サイボーグにすらなれない。