「電子って、どこにいるの？」
奏が分子模型を見つめた。
零が微笑んだ。「どこにもいて、どこにもいない」
「え？」
ミリアが説明した。「電子は粒子でもあり、波でもある」
「波？」
「電子雲という確率分布で考える」零がノートに図を描いた。
奏が覗き込む。「雲？」
「電子が存在する確率が高い場所」
ミリアが付け加えた。「軌道と呼ばれる。s軌道、p軌道、d軌道…」
「形が違う？」
「s軌道は球形。p軌道はダンベル型」零が模型を見せた。
奏が触れた。「この形に意味がある？」
「結合の方向を決める」
ミリアが続けた。「水分子H₂Oを考えて。酸素のp軌道が、水素と結合する」
「どうやって？」
零が説明した。「電子を共有する。共有結合」
「共有？」
「二つの原子が、電子のペアを共に持つ」
奏がノートに書いた。「電子が二つの原子の間に？」
「そう。分子軌道ができる」
ミリアが図を描いた。「原子軌道が重なって、結合性軌道ができる」
「重なる？」
「波が重なると、強め合う場所と弱め合う場所ができる」零が説明した。
「建設的干渉と破壊的干渉」
奏が理解しようとした。「強め合うと？」
「結合性軌道。エネルギーが下がる。安定」
「弱め合うと？」
「反結合性軌道。エネルギーが上がる。不安定」
ミリアが付け加えた。「電子は結合性軌道に入る。だから結合ができる」
奏が質問した。「じゃあ、二重結合は？」
「σ結合とπ結合」零が答えた。
「σ？π？」
「σ結合は、軌道が正面から重なる。強い」
ミリアが続けた。「π結合は、横から重なる。弱い」
「でも、二つ合わせると強い結合になる」
奏が模型を見た。「酸素分子O₂は？」
「二重結合。σ一つとπ一つ」零が説明した。
「窒素N₂は？」
「三重結合。σ一つとπ二つ。だから非常に安定」
ミリアが付け加えた。「だから空気の窒素は、反応しにくい」
奏が感心した。「結合の数で、性質が変わる」
「そう。結合エネルギーも違う」
零が数字を示した。「C-C単結合は約350 kJ/mol。C=C二重結合は約600 kJ/mol」
「倍じゃない？」奏が気づいた。
「π結合は、σ結合より弱いから」
ミリアが別の例を出した。「炭素の場合、混成軌道が重要」
「混成？」
「s軌道とp軌道が混ざって、新しい軌道ができる」
零が図を描いた。「sp³混成だと、正四面体。メタンCH₄」
「sp²混成だと、平面三角形。エチレンC₂H₄」
「sp混成だと、直線。アセチレンC₂H₂」
奏が整理した。「混成で、形が決まる？」
「そう。分子の幾何学的構造」
ミリアが続けた。「タンパク質のペプチド結合も、平面なのはこのため」
「sp²混成だから」
零が頷いた。「化学は、電子配置で決まる」
奏が電子模型を持ち上げた。「この小さな粒子が、すべてを決める」
「粒子じゃなくて、波」ミリアが訂正した。
「波であり、粒子」零が微笑んだ。
「量子力学の不思議」
奏が尋ねた。「電子雲の境界って、どこ？」
「定義による」零が答えた。
「90パーセントの確率で存在する範囲、とか」
ミリアが付け加えた。「でも、実際には無限に広がってる」
「無限？」奏が驚いた。
「確率がゼロになることはない。ただ、非常に小さくなるだけ」
零が静かに言った。「だから、すべての電子は、宇宙全体に広がってる」
「でも、ほとんどは原子の近くにいる」
奏が窓の外を見た。「私の電子も、星まで？」
「理論的には」ミリアが微笑んだ。
「でも、感じられる影響は、近くだけ」
零がノートを閉じた。「電子雲の境界を超えて、宇宙はつながってる」
奏が感動した。「化学は、哲学にもなる」
「量子力学は、直感を裏切る」
ミリアが模型を片付けた。「でも、それが自然の真実」
三人は静かに実験室を出た。
奏がつぶやいた。「私の電子雲、誰かとつながってるかな」
零とミリアが笑った。
「もちろん。すべてがつながってる」
電子は、見えない波として、世界を満たしている。