スコットランドの物理学者・工学者：ウィリアム・ランキンの生涯と業績

ウィリアム・ジョン・マッコーン・ランキン（William John Macquorn Rankine, 1820年7月5日 - 1872年12月24日）は、19世紀のイギリス（スコットランド）で活躍した機械技師、物理学者、土木工学者である。ルドルフ・クラウジウスやウィリアム・トムソン（ケルヴィン卿）と並び、熱力学の創始者の一人として知られている。

生涯と教育

ランキンは1820年、スコットランドのエディンバラに生まれた。父は軍人出身の土木技師デビッド・ランキンであり、母は法曹界・銀行界の名家出身のバーバラ・グラハムである。幼少期は家庭で教育を受けた後、エア・アカデミーやグラスゴー高校に通った。1834年にはエディンバラのスコットランド海軍・陸軍士官学校で学び、同年、アイザック・ニュートンの『プリンキピア』のラテン語初版本を贈られている。

1836年にエディンバラ大学に入学し、博物学や自然哲学を学んだ。その後、アイルランド鉄道委員会の測量官であったジョン・ベンジャミン・マクニールに弟子入りし、鉄道の曲線敷設技術（ランキン方式）の開発などに携わった。1850年にはエディンバラ王立協会のフェローに選出され、1853年にケイス・メダルを受賞している。1855年からはグラスゴー大学の土木工学および機械学の欽定教授に就任し、晩年まで教育と研究に尽力した。

熱力学と科学への貢献

ランキンは熱機関のメカニズムに関する研究を進め、1849年に飽和蒸気圧と温度の関係を見いだした。1851年には、熱機関の最大効率に関する原理を導き出した。また、エネルギーとその変換に関する巨視的な説明を試み、動的過程で失われる「実際のエネルギー」と「位置エネルギー」を定義して、その合計が一定であるという仮定を置いた。

さらに、1859年には華氏温度を基準とした絶対温度目盛であるランキン度を提案した。彼の研究成果や理論は、以下のような実用的な法則や解析手法として現代に伝えられている。

• ランキンサイクル：復水器を備えた理想的な熱機関の分析手法。
• ランキン・ユゴニオの式：衝撃波の伝播に関する基礎的な関係式。

土木工学・船舶工学およびその他の業績

工学の分野において、ランキンは構造解析、土質力学、特に横方向の土圧理論や擁壁の安定化に関する研究で大きな足跡を残した。また、船舶工学の分野でもクライド川周辺の造船所と密に協力し、スコットランド技術者造船事業者協会の初代会長を務めるなど、学術と産業の橋渡しに貢献した。

学術活動以外にも多趣味であり、アマチュアの歌手やピアニスト、チェリストとしても活動し、ユーモアのある楽曲を自作していたという記録が残されている。ランキンは1872年12月24日、グラスゴーにて52歳で死去した。