加齢による目のトラブル…「老眼」「白内障」発症のメカニズムと改善法 (写真はイメージです/PIXTA)

わたしたちが生きていくうえで重要な役割を担っている「視覚」。ですが、歳をとって老眼・白内障になり、生活に支障出ているという人も少なくありません。そこで、京都大学の名誉教授である鎌田浩毅氏と、関西の大学受験予備校「研伸館」物理専任講師の米田誠氏が、加齢によって目に起こるトラブルの原因について解説します。

「エーテル」の実証を試みたアルバート・マイケルソン

アルバート・マイケルソン[1852-1931]
アルバート・マイケルソン[1852-1931]

 

エドワード・モーリーとともに、当時光を伝達する物質と考えられていた「エーテル」という概念の実証を試みた。光の性質を利用した眼球内の水晶体再建術も、こうした様々な研究をもとに成り立っている。

「見る」を助ける眼の仕組み…水晶体の重要性

光を曲げる水晶体

いま、読者のみなさんはこの文章を目で見ていることと思います。「見る」という行為はあまりにも日常的なので、いちいち意識することは少ないでしょう。

 

しかし、ものを見るという行為は実はとても複雑な現象なのです。

 

まず[図表1]を見てください。私たちの目をイラストにしたものです。人間の目は、巧妙につくられたカメラのような極めて精緻な構造をしています。

 

[図表1]眼球の構造と水晶体の役割

 

なかでも重要なのが、レンズのような役割を持つ、透明な「水晶体」です。

 

私たちがものを見ることができるのは、物体が発した(あるいは反射した)光が網膜で信号に変わり、その信号を脳が再構成して視覚にするからです。みなさんがこの文章を読むことができているのも、本の紙面に反射した光が網膜に飛び込んでいるためなのです。

 

しかし、光が目に入るだけでは鮮明な視覚は得られません。カメラがピントを合わせるように、光がきれいに網膜上の一点に集まらないとうまく信号に変えられないためです。

 

そこで、水晶体の出番です。毛様体筋という筋肉によって水晶体が形を変えることでピントを調整し、光がうまく網膜上の一点に集まるようにするのです。

 

この「光が網膜状の一点に集まる」ことを「像を結ぶ」といいます。

「状況に合わせて変化」する水晶体

水晶体はピント調整のために「屈折」と呼ばれる光の性質を利用しています。

 

光は基本的に直進しますが、空気中から水中に入ったり、水中からガラスの中に入ったりと、性質が違う物質に進入するときに方向を変える性質があります。これが屈折です。

 

光が屈折するのは、光の速さが変わるからです。光が物質内を進むスピードは物質によって変わることをご存じでしょうか。光が最も速く進めるのは真空中で、その速さはおよそ30万㎞/秒(1秒間で地球を7周半する速さ)にもなりますが、たとえば水中ではこれよりも遅くなります。

 

真空中に比べてどれだけスピードが落ちるかの度合いを「屈折率」(絶対屈折率)と呼び、水の屈折率は約1.3です。そして2つの物質の屈折率の差が大きいほど、つまり光の速さの差が大きくなるほど光は大きく屈折します。

 

図表2に示すように、近くを見るときには筋肉(毛様体筋)によって水晶体は厚くなり、光が屈折する角度を大きくします。すると、網膜に像を結ぶことができます。

 

[図表2]近くと遠くを見るときの水晶体での光の屈折の違い

 

逆に、遠くのものを見るときには水晶体を薄くすることで光が屈折する角度を小さくして、やはり網膜に像を結ぶのです。

 

京都大学 名誉教授

1955年東京生まれ。東京大学理学部卒業。通産省主任研究官、京都大学大学院人間・環境学研究科教授を経て、現在京都大学レジリエンス実践ユニット特任教授・同名誉教授。専門は火山学、地球科学、科学教育。「京大人気No.1教授」の「科学の伝道師」。

著書は『100年無敵の勉強法』(ちくまQブックス)、『理系的アタマの使い方』(PHP 文庫)、『新版 一生モノの勉強法』(ちくま文庫)、『火山噴火』(岩波新書)、『地球の歴史』(中公新書)、『一生モノの英語勉強法』(吉田明宏氏との共著、祥伝社新書)などのほか、研伸館との共著に『一生モノの受験活用術』(祥伝社新書)がある。

YouTube「京都大学オープンコースウェア」で『京都大学最終講義』動画を公開中。

著者紹介

研伸館 専任講師

1977年生まれ。兵庫県西宮市出身。大阪大学大学院修了(修士[工学])。三菱重工業株式会社での設計業務を経て、現在関西の大学受験予備校「研伸館」にて物理の学習指導に携わる。東大・京大をはじめ、難関大学志望の高校生や灘中・灘高の学校準拠クラスを指導するなど、幅広いレベル・学年の講座を担当。イメージに頼らず、基礎から体系的に知識・論理的思考力を構築していく指導をモットーとする。

YouTube「研伸館オンライン」チャンネルにて、『物理のワンポイント講義』動画を現在公開中。鎌田浩毅・研伸館共著の『一生モノの受験活用術』(祥伝社新書)にて物理の記事を執筆。

著者紹介

連載「物理」で日常のみえかたが変わる…身近な医療技術を物理学の視点から徹底解説!

本連載は鎌田浩毅氏米田誠氏の共著『一生モノの物理学』(祥伝社)から一部を抜粋し、再編集したものです。

一生モノの物理学 文系でもわかるビジネスに効く教養

一生モノの物理学 文系でもわかるビジネスに効く教養

鎌田 浩毅・米田 誠

祥伝社

京都大学名誉教授の鎌田浩毅氏と、関西の大手予備校「研伸館」の専任講師の米田誠氏という、二人の「理系を教えるプロフェッショナル」がビジネスパーソン向けに執筆した本書は、医療や日常の中にあるテクノロジーを題材にしな…

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