ムペンバ効果って、どちらにしても面白い！

　今日の朝日にの「小島寛之の数学カフェム」で「ムペンバ効果」が取り上げられていた。調べてみた。

　高温の水が、特定の条件下でより低温の水より先に凍ることがあるという効果を、発見者の名前をとってムペンバ効果というそうだ。1963年にタンザニアの高校生のムペンバがアイスクリームミックスを凍らせるときに、熱い温度の方が早く凍ったことから発見されたという。

　この効果に対しては反論も多く、まだ科学的に確定されたとはいいにくい。でも、一定の条件下では、おきることもあるようだ。35度と5度の場合を推奨している雑誌もあるとのこと。

　また、冷蔵庫の冷凍庫での実験なので、他の条件が多く、必要条件が特定しにくい。でも、対流が原因などという意見もあり、間違いともいいきれないようだ。

　なお、HHKのためしてガッテンでこの放送をしたところ、批判が数多く寄せられたそうだ。また、ネットでも多くの意見が出されている。とにかく、うまくいかないことが多いようだ。アイスクリームミックスではないのだから、当然の様な気もするが・・・。

　水で、いつでも再現できるのだったらいいのだが。

　ということで、実験をしてみる価値はありそうだ。これは面白そう！

　結果はまた後日！

最近のチョークは、粉を吸い込んでも大丈夫

　昔、教員に肺病が多いのは、チョークが原因だと言われたことがある。それは直径が2μm以下の粉塵を吸い込むと肺胞まで届くので、塵肺症になり、肉芽腫などを発症するなどと言われていたからかもしれない。

　しかし、実際には、石綿、石炭、石の粉、アルミの粉などを長期間吸い込めば、それを取り込んだ肺胞マクロファージが崩壊するときに肺の炎症を引き起こし、間質性肺炎となるが、チョークでは、そんな心配はないそうだ。

　現在のチョークの原料は主に二種類。一つは石膏（硫酸カルシウム）、もう一つが炭酸カルシウムだ。ホタテの貝殻も使われているが、これも炭酸カルシウム。日本白墨工業に成分の紹介が出ている。

　炭酸カルシウムは、体に取り込まれ、炭酸水素カルシウムになり、水に溶ける。これは石灰岩の時にも調べたことだが、水酸化カルシウム（石灰水）に二酸化炭素を加えると炭酸カルシウムになり、鍾乳石や白いチョークの原料となる成分が出てくる。

　でも、そこにさらに二酸化炭素と水を加えると炭酸水素カルシウムとなり、また水に溶ける成分となる。それを式で表すと以下の形になる。

　水酸化カルシウムに二酸化炭素→炭酸カルシウムと水に変化
　Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

　炭酸カルシウムに二酸化炭素、そして水を加えると→炭酸水素カルシウム
　CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

　つまり、炭酸水素カルシウムは、水に溶けるので、人間の体に取り込まれても、塵肺として残ることはないとのこと。ただ、石膏（硫酸カルシウム）は水にはほとんど溶けない。また、体の中に取り込まれた後に水に溶けることもない。しかし、学校ではこの石膏原料のチョークは既にほとんど使用していない。

　まあ、黒板ふきをバンバンたたくことはあまり良くないが、それが原因で癌を発症することはなさそうだ。結構、世の中に心配している人がいるので、一応、調べてみました。

NHKのサイトの日食映像は凄い！

　今日の日食、東京はあれでも感動したのだが、NHKのサイトにのっている硫黄島と太平洋上の船からの映像は感動もの。ぜひ、みんなで見てみると良いと思う。
　プロミネンスやコロナも見えているし、素晴らしい。お勧めの映像ですよ。ただ、これを自分の目で見たかったですね。

東京で日食が見えた！写真も撮れた！

　今日はすっかりあきらめて、部屋の中でテレビを見ていた。でも、あと5分で最大というところで、外に出てみた。うっすらと明るい空。

　任天堂DSをもって星空ナビで太陽の位置を確認。仲間や見に来た人たちと何気なく空を見ていた。すると、雲の中にうっすらと三日月状の太陽が！ほぼ70％以上欠けた部分日食を見ることができた。あわててカメラを取りに行って撮影。パナソニックのDMC-FT1。水中デジカメだ。

　一眼レフがあれば良かったのだが、すっかりあきらめてもってこなかった。500mmがあればな。でも、見に来た人たちや工事の人たち、仕事仲間と、みんなで歓声をあげながら見ることができた。素晴らしい幸運。

　撮影した写真の何枚かとトリミングしたものを載せますね。2枚目はかなり明るくなったので、肉眼では少しまぶしかった。3枚目が一番きれいに撮れたもの。このカメラは4倍しかないので、ここまで。もっと倍率の高いカメラで撮りたかったな。皆さん、いかがでしたか？

日食観察、天気が危うい！

　日食の7月22日、天気が怪しい。何と予報では曇り時々雨。降水確率50％。

　これでは、ちょっと観察できない。フィルターや日食グラスも次の機会までお蔵入り。

　天気によって左右されるのは仕方がないが、何とか見る方法はないかな。飛行機で上空から中継という方法はどうなのかな。日食の影は地球中心に対し、3380kmで移動するそうなので、瞬間で通り過ぎてしまう。

　一度、飛行機の中から日食の影が雲に写りながら移動していくのを見たことがあるような記憶が・・・。

　さて、天気予報が外れることを祈ろう。

任天堂DS用の「星空ナビ」は9月に入荷

　先日、アストロアーツの「星空ナビ」を触ってみたのだが、これが結構面白かった。一応、3つを確保。ただ、販売店には、もう在庫はないそうで、9月まで品物はないそうだ。

　ちなみに、楽天でも売り切れ。Amazonにもない。今回はとても幸運。

　そこで、購入していなかった任天堂DSを買うことにした。ちょうど、ドラクエも出たので、それも買おうかちょっと迷ったのだが。

　一時、品切れだった赤のDSが新宿ヨドバシにあったのでそれを買った。PSPは白と黒を持っているので、それとは違う色。多分、珍しいユーザーだと思うのだが、どちらのゲーム機も、市販のソフトを一本も持っていない。

　DSは自作ソフトを作っても、その中だけしか見ることができない。テレビやプロジェクタに出力できない。それでは作成者としては、ちょっと動機が高まらない。ただ、今回の星空ナビは自分ではとても作れないソフト。

　DS方位センサーが内蔵されている。それで、DS本体を星の方向に向けると、それを方位センサーが読み取り、星の名前などを表示することができる。

　1本が8190円とかなり高額。DSと合わせると2万6千円を超える。高価なおもちゃだな。

　今回の日食の再現もできるのだが、その様子はアストロアーツのオンラインショップで見ることができる。

サイエンスウインドウ1月号に付属の科学技術振興機構の日食グラス、不具合の見分け方

　サイエンスウインドウ1月号に付属していた科学技術振興機構の日食グラスに不具合がみつかった。

　基本的に遮光板がついていないというもの。また、透明なものが存在していたとのこと。さらに遮光板がずれているもののあったとのこと。

　正常なものは、表が銀色で、裏が黒の遮光板が端から端まで入っているので、それを確認してほしい。

　今回は、光学機器の名門、ビクセンの製品だったので、みんながビックリした。何でこんな簡単なチェックができなかったのか理解できないが、今回の日食がそれだけフィーバーして、多少の混乱が起きていることの証拠だろう。

　まあ、全てがダメだったわけではないので、使う人が自分でしっかりチェックしましょう。それより、何だか天気が怪しい・・・。

2012年は金環日食が東京で見られる！

2012年5月21日、東京・名古屋・大阪を含む各地で金環日食を見ることができる。もう3年もない。スターゲイズのオンラインショップに地図が出ている。また、金環日食の動画も見ることができる。

　今回のフィルターも無駄にならない。後は晴れてくれるといいのだが。今月の22日は梅雨明けの後だから、何とか見ることができるのではないかな。

　さあ、ピンホールカメラや望遠鏡を用意しなければ。

日食を安全に見るために

　国立天文台から警告が出た。日食を見るときに注意しないと目に障害が残るというのだ。いったん焼けてしまうと二度と視力が戻ることはない。結構、今までもあったそうだ。そこで、安全に見るために、いくつかの方法を調べてみた。

　１，フィルタをつけてビデオかデジカメでテレビかプロジェクタに出力。それだったら目が焼けることはない。また、CCDもフィルタをつけておけば壊れることはないそうだ。

　２，ピンホールカメラで映し出す。巨大ピンホールカメラだと穴からの距離の百分の一の大きさで写る。段ボールで作っておこうと思う。まあ、小さいピンホールカメラでも見ることはできると思うが。

　３，鏡で、その直径の200倍の距離で写す。それだけ離れれば、影が丸くなるそうだ。

　４，天体望遠鏡と赤道儀で影を写しながら追っていく。事前にテストが必要だが、これだったらいけるのではないか。

　５，日食グラスで短時間、観察。11時前後から、短時間の間だけ、これらの専用のグラスで観察。

　さて、天気が良ければいいのだが。今年の梅雨明けは19日前後になるので、多分、晴れだと思うのだが。

Newtonは面白い１・・・みるみる理解できる量子論

　量子論といっても、聞いたことはあるけれど、何だかよくわからないという人も多いと思う。私も、光の説明や物質の説明で聞いたことはあるけれど、詳しいことは知らなかった。店頭でこの本を見かけたとき、手が伸びて中を見てみた。
　一つ目の理解への条件である「波と粒子の二面性」ということは一応わかっているつもりだったが、スリットの実験やその他の実証実験は知らなかった。また、「状態の共存」ということはあまりよく理解していなかった。
　光や電子が粒子であると同時に波であるということは、両方が証明されている。それが素人には理解しにくい。どうして同時に成り立つのだろう。実験では確かにそれが成り立つことを理解できるが、何か見落としているのではないか。やはり、自分の感覚では納得できない。
　さらに、状態の共存はさらに理解できない。観測したときに一点に収束するなんて、何だかな。マクロなところにミクロがぶつかると、広がっていた波が一点に収束するなんて。右と左に同時に存在するなんて。コペンハーゲン的な解釈にはアインシュタインも賛成できなかったようだ。私も古典物理学の範疇から抜け出せない。
　真空では常に物質が誕生して、そして消滅しているっていうのは何となく理解できる。エネルギーそのものが物質に変換するのも、ありそうだ。そして、それこそが宇宙を膨張させるエネルギーになっているとの解釈も。
　それにしても、もう少し先の時代に生まれたかった。科学的真実が知りたかった。まだまだ、世の中には不思議なことが山積みだ。

これは面白い！強力・ネオジム磁石で立体パズルが発売！

　ネオジム磁石は強力な磁石。ヘタにくっつくと、離すことが難しくなるほど。それを細かい球型の磁石にして、パズルにしようと考えた人たちがいた。
　それがマグキューブ。６×６×６の216個の強力磁石で構成されている。最も強力なネオジム磁石であることだけでもワクワクするのにそれが216個もあるなんて。
　今日は12チャンネルで紹介されていた。値段は少し高いが、頭を鍛えるにはいいかもしれない。

菌類のふしぎ－きのことカビと仲間たち－を見てきました！

　国立科学博物館で今日（10月11日）から始まった「菌類のふしぎ－きのことカビと仲間たち－」を見てきた。とても混んでいて、入り口から人が動かない。係員もあきらめ気味。みんなは並ぶものだと思っているようだ。私もしばらく並んでいたが、ちっとも進まないので、入り口の展示から見るのはあきらめて、途中から見ることにした。

　入り口以外はそんなに混んでいなかったので、それなりに見ることができた。

　アイスマンが持っていたキノコ2種類が紹介されていたり、光るキノコを覗き穴から実際に見ることができた。また「もやしもん」がいろいろ解説をするコーナーもあったり、顕微鏡で菌類を見るコーナーもあり、この地味な内容を楽しく見ることができるよう、工夫されていた。

　第2会場では小林路子さんのキノコの絵のギャラリーが楽しかった。帰り際に彼女の本、「きのこの迷宮」を買ってしまった。知恵の森文庫、光文社で686円。まだ少ししか読んでいないけれど、人柄が出ていて面白い。後は、「野外で見つける！カビの暮らし発見ガイド」（全国農村教育協会）も2300円で購入。

　もやしもんの原画展もやっていたが、そちらは結構混んでいたので、他の人に譲った。

　その後、常設展示のところで、粘菌も含めた優れた展示に触れることもできた。ショップも面白く、欲しいものが沢山あった。特に動植物や鉱物、科学関係の本は豊富で、ここにいるだけでも一日が終わりそうだ。

　ところで、私の仲間たちがこの菌類のふしぎ展を見てきてブログにまとめている。なかなか見事な内容なのでぜひ見てください。
「菌類のふしぎ展」をみてきました
たけやのしごと

「菌類のふしぎ・・・きのことカビと仲間たち」が国立科学博物館で開催

　菌類は「外部の有機物」を、「分解酵素を分泌」して、「細胞外で養分を消化」し、「細胞表面から摂取する」ものを指すようだが、結構分類学的にはいろいろな問題を含んでいるようだ。

　そもそも、生物をどう分類するかと言うことは未だに論議が続いている。一応、以下の分類を紹介する。
１、「古細菌」
２，「真正細菌」
３，「真核生物」・・・この中に、動物、植物、真菌があると考える。

　今回、「真核生物」の中の真菌の仲間について国立科学博物館がTBSと共催して行われる。「菌類のふしぎ」という特別展だ。。「きのことカビと仲間たち」というサブタイトルも面白い。TBSもWEBサイトを作って宣伝を始めた。開催日時は平成20年10月11日(土) ～ 平成21年1月12日(月・祝)だ。1月の2日から4日までは休み。南方熊楠の粘菌研究も大変興味深かったが、この特別展も面白そうだな。皆さんもどうですか。

ドライヤーのマイナスイオンって・・・

　ドライヤーが必要になったので購入した。その時に値段の差がすごいことにビックリした。何でもマイナスイオンとかナノイオンなどという装置がついたものがあり、髪に潤いとか、サラサラとか書いてあった。購入して使ってみた。そうしたら、今まで使っていたドライヤーとは違い、確かにサラサラ感があり、髪がしっとりした感じがした。
　なぜそうなるのか調べてみたら、実に意外なことに、マイナスイオンとかがまやかし的な存在として見られていることがわかった。

　特に疑似科学批評（マイナスイオン批評特集）などで、徹底的にたたかれている。またマイナスイオンはインチキかという東大の安井至さんの市民のための環境学ガイド書庫内の記事でも冷静にその問題を分析している。
　
　ウィキペディアでもマイナスイオンに関して批判的な意見がまとめられている。

　それらの効果があったのか、マイナスイオンという言い方は他の製品に関しては減ったようだ。しかし、どういうわけか、ドライヤーにだけには残っている。さらにナノイオンとかナノイーイオンなどという言い方で新製品が出てきている。これらはマイナスイオンの時とは違い、批判が少ない。なぜなら、これはマイナスイオンの時とは違い、大気中の正体不明の物質をイオン化して吹き付けているという訳のわからない説明ではなく、水分子をイオン化して吹き付けているという説明がされている。大気の時のイオン化では、そのマイナスイオンといっているものの正体が体にとって害があるかもしれないオゾンである可能性が指摘されていた。今回は水。

　そこでさらに調べてみたら、今度はマイナスイオンを批判していた人たちがYahoo掲示板化学－マイナスイオン監視室などで、逆批判を受けていた。結構激烈な議論？の展開。お互いに相手の知識の無さを批判しあっている。

　一般人である私たちは、いったいどちらの意見を信じたらいいのかわからなくなる。ただ、マイナスイオンというのはできても一瞬のことであるので、たいした変化はないはずという感じはする。

　ただ、最初にいったように今回購入したマイナスイオンドライヤーを使うと私の髪はサラサラになるということは実感している。理屈はわからないが・・・。「あるある大辞典」などで示されたエセ科学、疑似科学の問題点は十分理解したつもりだが・・・。

水は電気を通さない

　結構知らない人が多いのだが、純粋な水は電気をほとんど通さない。理論的にはほとんど絶縁体といっていい。静電気さえ持つ。（詳しくは「水の科学エッセイ」の「電気を通さない水」の項目へ）

　間違えてはいけないのだが、通常、世の中にあるほとんどの水は電気を通す。その違いは何だろうか。

　それは電気を担う物質がイオンであるということ。水の中に溶けている物質がイオンの状態であるとき、初めて電気が流れる。イオンは原子の周りにある電子が通常の状態から増えたり減ったりすることにより、マイナスかプラスに偏った状態になったものをいう。そのことにより、電気を流すとイオンがその担い手として電子を受け渡す。

　通常の水の中には様々な物質が溶けていて、イオンの状態で存在している。それが電気を通す。純水はそれらの溶解物質を取り去ったものとして濾過して作るので、当然電気を流すイオンの存在が非常に少なくなる。

　だから、水は電気を通さない。

　ところが、何かを溶かしても電気を通さない場合がある。例えば砂糖。食塩水はよく通すのに、同じように見える砂糖はなぜ通さないのだろうか。

　それもイオンが原因。食塩水はNaとClの形でイオンとして水に溶け込み、その周りに水の原子が電子を通して結びつく。Naはプラスのイオン。Clはマイナスのイオンだ。塩化物イオンにプラスの電荷をもつ水の分子部分がくっつき取り囲む。ナトリウムイオンの部分にはマイナスの電荷をもつ水分子部分がくっつく。酸素原子は弱いマイナスの電荷をもつそうだ。また水素原子は弱い電荷をもつ。

　ところが、砂糖は分子ごと水と結びつく。だから電気的にプラスとかマイナスなどということはない。つまりイオンができない。だから電気を運ぶ担い手がいないことになるから、電気を通さない。

　でも、理論的な事はわかるにしても、目の前にある当たり前と思っている世界にも、様々なfusigiがあるものだ。

トヨタ自動車がロボット開発へ

　今日、NHKのニュースでトヨタ自動車のロボットが紹介されていた。

　以前から開発していたパートナーロボットの延長線上のものだ。今回は2004年当時の発表のラッパの演奏ではなく、バイオリンをビブラートを効かせて上手に弾いていた。また人を乗せて動くロボットも自動的に障害物をよけたり、多少の段差をクリアしたりしていた。施設案内ロボット「TPR-ROBINA(ロビーナ)」は8月27日から豊田会館で、案内を行っているようだ。

　トヨタは自動車と同様の技術で、人口が減っていく日本でパートナーとしてのロボットの実用化に向けて本腰を入れ始めたようだ。ソニーのアイボなどの開発が終わった現在、その技術の一部を買い取ったようだ。またソニーの社員がトヨタに出向しているとの情報もある。

　ロボット技術で先行していたホンダに対し、トヨタはどこまで迫ることができるのだろうか。

沸騰とは

　沸騰とは何だろう。先日、水を温めてその様子を観察する機会があった。丸底フラスコをアルコールランプで熱していった。それ以外は温度計だけ。沸騰石も入れなかった。しばらくすると小さな泡が出てきた。70度以上になると急激にその泡が多くなった。これは水に溶けていた気体、特に酸素のようだ。酸素は20度で3％程度溶けているとのこと。それを吸って金魚は呼吸をしている。温度が高くなると、酸素は溶けていられなくなり泡となって自ら分離する。

　100度になると、大きな泡が盛んに出て、「沸騰」といわれる現象がおきる。このとき、大気圧と蒸気圧が同じになっている。それ以下だと大気圧に泡はつぶされてしまう。ただ、沸騰はかなり複雑な要因が絡んでいるようで、きれいな容器で水を熱すると沸騰が起こりにくい。また、その結果として突沸という状態になり、爆発的に沸騰が起こる。それを防ぐために沸騰石といわれる空気を含んだ石を入れ、その空気に向かって蒸発する状態を作り、危険な突沸を防ぐ。

　よく観察すると、温度を上げていくと一度沸騰が少なくなる現象が見られる。これは蒸発した水蒸気が熱伝導を妨げるので一時的に温度が伝わらず沸騰が少なくなるようだ。しばらくするとこの状態を脱し、また沸騰が急激に増えていく。

　また、当然のことだが、大気圧だけでなく、水圧も本来沸騰には関係がある。フラスコでは水圧は無視していいが、海中などでは水圧は大きな要因になる。深度１００ｍでは180度で沸騰。深度１０００ｍでは312度で沸騰するそうだ。374度、218気圧以上になると、超臨界水という状態になり、沸騰はしなくなるそうだ。これは液体でも気体でもない状態ということで、油をよく溶かす性質を持つそうだ。逆に塩はほとんど溶けないとのこと。また、深度で言うと２２００ｍ以上ではもういくら温度を上げても沸騰しないそうだ。これも超臨界状態ということを考えると理解できる。

　沸騰の原理は多くのプリンタでも利用されている。バブルジェットは膜沸騰という原理を利用して作られているそうだ。また、沸騰するときの泡の核についていろいろ意見はあるようだ。宇宙線が核になっているとの意見もあった。確か私も新聞でそんな記事を読んだ覚えがある。ネット上でもそのような意見が出ているが、しっかりと確立してはいないようだ。沸騰はなかなか奥が深い。

植物はどのように生きているのか

　植物は光からエネルギーを作り出すために、光合成を行っている。「水＋二酸化炭素＋光」から「有機物（糖）＋酸素」を作りだしているのだ。光合成は「光のエネルギーからエネルギー源（ＡＴＰ）と還元力（ＮＡＤＰＨ）を作る光化学反応」と、「ＡＴＰとＮＡＤＰＨを使って二酸化炭素を固定する炭酸固定反応」に分けられる。炭酸固定反応では、二酸化炭素が生物が使える有機物の形に固定するそうだ。
　一時、地球の大気のほとんどが二酸化炭素だった。９５％はあったと言われている。この世界に、二酸化炭素を有効に利用する原核生物が誕生した。
　また、水は糖を作るためには不可欠な水素の供給源として必要だった。植物はこの能力を取り込んで、自らに光をエネルギーに変換する力を作り上げた。生産された炭水化物（ブドウ糖Ｃ６Ｈ１２Ｏ６）は、エネルギーとして使われる。余った分はショ糖の形で運ばれ、酵素で還元され澱粉にかわり、保存される。
　また植物や動物の細胞に数多く存在するミトコンドリア。これは糖や脂肪などをATP（アデノシン三リン酸）に買える働きをしている。その際に酸素を多く取り込んで還元作用をしている。呼吸しているわけだ。ミトコンドリアは細胞のエンジンと言われ、これがうまく働かなくなると大変。病気になることもある。もともと別の生物だったという説が有力。
　人間や動物は二酸化炭素を取り込んだり、光をエネルギーに変えることはできない。ラン藻類やミトコンドリアの出現がなければ、今頃人類は・・・。しかし、それにしても驚くべき仕組み。まだまだ、調べてみる必要がある課題。
　

物質とは何か

　「物質とは何か」という問は人類が文明を持ったときから繰り返されてきたのではないかと思う。古代ギリシャのアリストテレスは「火、風（空気）、水、地（土）」の４つから物質世界が構築されていると考えていた。さらに「熱・冷」「乾・湿」がその要素に組み合わさり、世界ができていると考えた。例えば、火は「熱と乾」からできていると。
　それに物体固有の運動と外的な力による運動の組合せで物理的な動きを説明しようとした。ただ、面白いのは「天が落ちてこないのは、この4要素以外の第五の要素がある」と考えたことだ。完全な運動を行う天は円運動をしているので、星々は落ちてこないというのだ。
　様々な異論は出されたが、彼の考えはその後、長い間、世界の中で支持された。
　現在は、以下の流れで物質の構造は考えられている。
・水・・・水の分子・・・水素原子＋酸素原子・・・原子核＋電子・・・原子核は陽子と中性子などの素粒子（陽子と中性子を結びつけているパイ中間子）・・・素粒子はクオークで構成（クオークを結びつけているグルーオン）
　整理すると物質の世界は電子の仲間である「レプトン」と陽子や中性子、中間子などの「ハドロン」で構成されている。中間子は湯川秀樹博士がその存在を予想したもので、陽子と中性子を結びつけているものと考えられている。さらに自然界の力の基になっている光子の仲間であるゲージ粒子が存在する。
　つまり「レプトン」と「クォーク」、それに、光子、W±,Z0、グルーオンなどの「粒子間に働く力を伝える一群の粒子・ゲージ粒子」が、自然界の基本粒子であると考えられている。別の言い方では、「３世代のクォークとレプトンが、グルーオン、光子、W±粒子やZ0粒子等のゲージ粒子をやりとりして相互作用する世界」と言える。
　力として考えられているのは以下の４つであるが、現在、これらの考えを統一しようという動きが活発になっている。少なくても電磁気力と弱い力は統一されようとしている。大統一理論や超対称理論や超弦理論といった理論が提案され検討されている。
・万有引力
・電磁気力
・強い力
・弱い力
　物質を素粒子レベルで考えることの中で、物理のもう一つの課題である「宇宙とは何か」ということも浮かび上がってくる。世界には「なぜ？」に答えることのできない問題がまだ多く存在している。

飛行機はなぜ飛ぶのか

　飛行機がなぜ飛ぶのかということについては、感覚的には結構納得がいかない現象だ。あの重たい機体に燃料を積んで、さらに多くの人を乗せている。何で飛ぶのだろう。「ベルヌーイの定理」がよく引き合いに出されるが、それだけで説明するには無理があるとのこと。もしあの流線型の翼の形のために、上側の空気の流れが速くなり、下からの揚力が働くという考え方が成立するとしよう。だとしたら、反転した飛行機は下に向かって落ちていくはずだとのこと。そうですね。だったら上下の形の違いのない板や紙も飛ぶわけがないですよね。
　最近の理論だとフェルミ研究所の物理学者、デービッド・アンダーソンがベルヌーイの定理では飛行機は飛べないとの意見をニューサイエンティスト誌に発表している。彼はニュートンの法則で説明している。空気は流体で粘りがあり、翼に沿って空気が流れる。コアンダ効果というそうだ。そのため、空気が下に向かって流れるため、翼はその下にある空気を下に押す。その反作用で揚力が生まれるという意見だ。
　私はこの説明で納得できる感じになったのだが、まだいろいろな意見が戦わされているようだ。特にクッタとジュコーフスキーの考えた翼理論の翼に生まれる渦が揚力を生んでいるという意見が有力なようだ。粘性を持つ流体が迎え角のある鋭い後縁を持つ形に沿って流れるとき、後縁からスムースな渦のない流れができる。ということは翼に渦が存在しているはずだという理論だ。実験で円柱が流体の中に存在しているとき、円柱が回転していないと揚力は生まれない。ところが円柱が流体と同じ方向に回転すると揚力が生まれる。だから飛行機は飛ぶんだという考え方だ。
　詳しい説明は東京大学工学部教授鈴木真二さんの説明がわかりやすい。
　面白いですね。明日、私は北海道に飛行機で飛びます。無事にこれらの理論で飛行機が飛んでくれることを願っています。