Taigaのささやき

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この頃テレビでサイエンスショー番組をよく見ますね。私も好きでよく見ます。
テレビはどうしてもショー的な要素が強くどちらかといえば大人向けなので
あまり地味な現象や実験は取り上げませんし、真似すると危険なものも見受けられます。

しかし家庭でできる面白い実験はいくらでもあります。
子供時代は見るもの・聞くものが新しいことの連続だと思います。
この時楽しかったり驚いたりしたことは一生忘れ難いこと柄も多いでしょう。
（「三つ子の魂百まで」という諺もあります）

最近はパソコンやスマホで動画がいくらでも見れます。しかし動画はすぐ消えてなくなります。
その点本は、いつも手元に置いておいておけ、いつでも何度でもすぐ見ることができます。
またなぜそうなるのかの原理や説明をきちんと書いてあるので理解し易く考え方の芯（目次）になります。


この度（2019年12月20日）、講談社からブルーバックスとして「子どもにウケる科学手品ベスト版」が発売されました。
この本は過去出版されていた家庭でできる実験を紹介した2冊の本の「子どもにウケる科学手品７７」と続編「もっと子どもにウケる科学手品７７」を再編集し、改めて７７を厳選し出版されました。
前の２冊は国内累計８５万部というベストセラーシリーズになったそうです。
また１冊目は海外（主に中国）でも注目され１００万部を超えたそうです。

そこで今回のブログは、今回出版されたこの本の中から私がいいと思った（好きな）数個を各テーマに沿って実験内容をかいつまんでご紹介したいと思います。

前置きが長くなりましたが、目次の概要から紹介します。
全体で９章あります。目次は第１章から順に
１．台所で科学手品（以下後半同じ）、２．お金で体を使って、３．体を使って、４．ごはんの前に、５．ごはんの後に、６．太陽の下で、７・お風呂で、８．リビングで、９．お休み前の・・
です。それと各章の最後にコラムとして歴代の偉大な科学者の子供時代や青年時代のエピソードが紹介されています。（４、６、９章は無い）

ただし各章の中の科学テーマはかなりバラバラですので、実験のテーマを付記した目次の方を付けています。

各実験の手順と内容はわかり易い図で描かれており、最後になぜそうなのかを「なぜなの？」のコーナーで紹介しています。（以下２つ例示します）


それではいくつかのテーマで実験を簡単に紹介します。

＜力の釣り合い、重心＞
●千円札（１万円でも）の厚みの上にコインを乗せる。（�ｂP３）
　２つに折ったお札を直角にして水平な場所において、折部にコインの中心部を乗せます。
　そしてゆっくり両端を引っ張り開いて行きます。うまくやればお札が１８０度の直線になっても
　そのままコインが乗った状態になります。
　私も最初にこれが成功した時はちょっと感動しました。
●他はいろいろなヤジロベーですね。これは作って楽しむしかありません。

＜表面聴力＞
●進め！楊枝の丸木舟（�ｂT３）
　楊枝の尖っていない方にシャンプーを塗りお風呂に静かに置くとスーと走り出す。
　小さな子どもには面白いと思います。
　その他�ｂT１に水道の蛇口で水団子を作る実験は、できるだけ細い流れにして下から指を当てて上に
　挙げてゆくとできる団子の数と大きさが変わるというものです。ですが地味過ぎて面白く無いかも。

　それで提案ですが、蛇口から２０ｃｍ位下の方で水玉ができるくらいに水流を細くしておいて、
　蛇口を軽くトントンと叩いてやると水玉がたくさん出来てきます。
　実はこれは昔確かロゲルギストという人が書いた本の中にあった方法で、信号の増幅に応用できるという
　記述がありました。その後応用の話は知りません。

しかし表面張力の一番の基本実験は、水を容器いっぱいに入れても溢れず山盛りになることでしょうか。
（手品としては�ｂV４）
２番めは水より重いアルミの一円玉（比重２．７）を水面に浮かせることでしょう。
　そしてその後洗剤を垂らすと（その表面張力が小さくなり）一円玉が沈んでしまうことでしょうか。

また多数（例えば３枚）の一円玉を水面に浮かべる場合通常はお互い引き会いますが、
　離れ合う様にすることも出来ます。
　その方法とは？（水を山盛りにしてみてください）
　その他の現象では
　空中でシャボン玉や水滴が球形になるのも表面張力によるものですね。
　表面張力に関しては後日、より面白く、高度な実験（遊び）を紹介したいと思います。

＜静電気＞
　小学生の頃下敷きをこすって女の子の髪を持ち上げた経験のある人は多いのでは？
また冬の服を脱ぐ時のパチパチやまたドアのノブに触る時のバチッと痛いくらいの衝撃は誰も経験しているでしょう。
しかし以下の現象はあまり経験が無いのでは？
●ストローで水を曲げる（�ｂQ）
　水道の蛇口から細く流れ落ちる水が、ティッシュペーパーでこすったストローを近づけると曲がる
　ストローには高いマイナスの静電気が溜まっており、一方水分子は酸素がマイナス、水素がプラスに
　分極していて水素のプラスが引き寄せられえているせいです。水の分子と分極を考える実験です。
　いろいろなプラスチック（スプーンや棒等）で試してみたらいいと思います。
　その他アルミ缶がポリ袋に惹きつけられる（�ｂR９）等

＜化学反応＞
●発泡スチロールを溶かす（�ｂS２）
　食品トレイや電化製品の梱包に発泡スチロール（最近柔らかい発泡ポリエチレンが広まっているので
　ご注意。白くて硬い方です。）がたくさん使われていますね。
　これにレモンの皮（実ではない）の絞り汁をかけると溶けてしまいます。
　これはレモンの皮にリモネンという物質があり、これが発泡スチロールを溶かして
　いるのです。
　昔あのソニー（の子会社？）がこのリモネンで発泡スチロールの産廃処理を手掛けていました。
　このやり方は今でも産業として残っているのかな？（要調査）
　本書で紹介されているのはこの１件だけですが家庭内での化学実験は他にも色々あります。
　後日ブログで紹介したいと思います

＜磁石・磁気＞
●砂鉄が並ぶ（�ｂS８）
　この頃川では遊ぶことが出来なくなり川砂から砂鉄を取ることが出来なくなりましたが、
　砂場や海辺で砂鉄を取ることが出来ます。
　集めた砂鉄で色々遊んでみましょう。また東急ハンズでも買うことができます。
　最近は従来からあるフェライト磁石（鉄磁石）に加え超強力なネオジム磁石が安く変えるようになって
　いろいろ便利に使えるようになりました。
（百円ショップでぜひ両方共買って置かれることをおすすめします）
　磁石を使った遊びも色々ありますが、本書では、一万円札が磁石で大回転（�ｂQ１）やスプーンが磁化
　すること（�ｂR４）が紹介されています。
　磁石の原理や応用は非常に奥が深いのでこれを機に色々遊び、学んで行きましょう。
　脱線ですが
　先日テレビで磁石に引きつけられる野菜は？という問題で答えはミニトマトというのが
　あってましたね。（ミニトマト→水分大→水→酸素→磁性を持つ→磁石に引かれる）

＜空気や水の流れ＞
　このテーマに関するすべての実験は１９２から２００ページの竹内淳氏の解説をしっかり読めば内容を
　よく理解できると思います。（要はベルヌーイの定理の説明です）
　重い飛行機が飛ぶ理由はこれで理解できる様になります。
●ドライヤーでピンポン玉の空中浮遊（�ｂV１）
　その他、�ｂU３や�ｂU４等。同様の現象は水道水を流し、その下にピンポン玉やビールの空き缶を置いても得られます。ビール缶の場合は絵柄がくるくる回って更に面白いと思います。何かに使えないかな。

テーマはその他光や音やいろいろありますが、省略します。（書ききれません）
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＜最後に＞
７７ｘ２から７７のセレクトにはブルーバックス編集部（井上さん？）のご趣向でしょうか。
ピックアップに迷われたテーマ（手品）も多かったことと思われます。
忙しい現代人にまずは手軽にベスト版のこの一冊を手にしやすくなったこととおもいます。

ただベスト版でただ一箇所気になったところがあります。
それは�ｂT２で、「永久機関」（カッコはついていますが）という言葉の使用です。
（例え原書にあったとしても）安易に使用すべきではなかったと思います。
この例の場合はサイホンの説明で十分と思います。


本書は下記より入手出来ます。
入手先：「子供にウケる科学手品ベスト版」

ぜひ子供と一緒になって実験し、遊びながら科学の面白さと本質を共有されてはいかがと思います。
　そして子供は
「目指せ将来の科学者！」

最近はYoutubeをはじめとした動画はまさに百花繚乱の状態ですね。
しかし動画は見て面白いですがあまり原理の学習は出来ないようです。

やはり「なぜそうなのか」をはっきり解説している本を手元に置いて置くことは必要だとおもいます。

今回動画サイトの紹介はあえて省略します。

今後のテーマを絞っての記事にご期待下さい。

あなたはスパゲッティを折ったことがありますか。

普通はおらずにそのままの長さで茹でますよね。ですから折らないし、
折れてもさほど気にしませんよね。

もしこの問題をご存知なければ、または知っていても実行したことがない人は
是非一度台所にあるスパゲッティを数本取り出し、
「一本の両端を指先で持って湾曲させながら折って」みてください。
（この両端を持ってがこの問題のいのちです。なぜなら中央で両手で折ると必ず２つに折れるからです）

おそらく通常は中央の短いものと両手の長いものの３つまたはそれ以上に折れると思います。
何度やっても同じ結果になると思います。（２つに折れたら非常に幸運？なことです）

１．現象の発見
実はこの2つに折れない現象（スパゲッティ・ミステリー）は1965年にノーベル物理学賞を受賞したリチャード・ファインマン（1818〜1988）が最初に気づいて話題にして以来、物理学コミュニティで長らく頭を悩ませてきた問題だった。彼は答えを出すことなく亡くなった。

２．原因の究明
そこで2005年にフランスの物理学者、バジル・オードリー氏とセバスチャン・ノイキルヒ氏らが解明に乗り出し、原因が判明した。
それは
「限界まで曲げられたスパゲッティは、いったんはカーブの中心付近で2本に折れるのだが、限界まで曲げられていたスパゲッティが元に戻ろうとする反発力で、“スナップバック効果（snap-back effect）”という現象を引き起こし、新たな“骨折”を招いている」ということ。
その結果、2006年に両氏はあの“笑える研究”を讃えるイグノーベル賞を受賞した。

しかしまだ彼らは２つに折る方法は見出したわけではなかった。

３．２つに折る方法を発見
その解決方法は、その後13年を経て発見された。
MITとコーネル大学の大学院生は、どうやったらスパゲティを2つに折ることができるのかについて、
高速度カメラを使っていろんな折り方を試した結果、ついに「捻ると3つに砕けない」こと、
「更に250度より大きい角度で捻るときれいに半分に折れる可能性が高い」ことを発見した。

これは、
湾曲した麺が折れて真っすぐになるときにねじりも元に戻っていくが、これが波のような動きを沈める効果があるという。
つまり、ねじりを加えることで、その力は全体に行き渡らずに、ねじりが生じた緊張を緩和させることに使われる為だそうだ。そしてMITから米科学アカデミー紀要に論文発表された。
但しこの捻って折るテクニックは、スパゲティのように細長い円筒状のパスタでしか使えないそうだ。


そこで私も追試してみました。

普通に、両端を持ってゆっくり湾曲させて折ると確かに何度やっても３本に折れました。

次に捻って折ろうとしましたが、つまんだ両手の指先で２７０度（４分の３回転）に捻るのは難しいかった。
それで、両端をクッション材で包みそこをペンチ（2本）で挟み、２７０度（４分の３回転）捻って折ると確かに２つに折れました。

上２本は捻り無し、下２本は捻り有り

折れ口（断面）を見ると、通常の方法で３個に折れた折れ口では直角な断面に近いのに、
捻って２本に折れた折れ口は斜めに破壊された形になっていました。



あなたも是非二つ折りに挑戦してください。
ねじり折り以外にあるかもしれません。ねじり折り以外で出来る方法を発見したらギネスものです。

捻る方法を更に突っ込んでやりたい人は、角度が設定できる道具を作られてはいかがでしょう。
そして、角度を変えてデータを取り、角度ｖｓ成功率のグラフを作ったら面白そうです。
（そして終わったらパスタにして食べてあげましょう。普段食べない短いパスタになりますが）



身近なところに意外に深い（面白い）現象や原因・対策があるものですね。
あなたの回りに同様の現象はありませんか。

＜参照サイト＞
◯＜あなたのまわりのサイエンス＞
「なぜスパゲティは2本でなく 3本に折れるのか」を解く

◯MIT、スパゲティを半分に折る方法を発見　3つ以上に折れる理由の判明から13年を経て

◯【衝撃】未解決案件だった「スパゲッティを2本に折る方法」が遂に発見される！ MITが研究… 科学界激震！

△スパゲッティを完璧に「2つに折る」方法、MITの研究者が発見

◎動画
折れる瞬間を毎秒２５００００コマで撮影して解析している人がいます。
興味深い動画です。英語のヒアリングも兼ねれますね。

◎ついに発見スパゲッティをピッタリ半分に折る方法



また同様の面白い遊びと研究を探して見たいと思います。




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今年も、初めての人も



旅行、出張の予定が出来たら直ぐに

子供は色々な事に興味を示します。

そのときただ肉眼で見えた外観よりも、
それを拡大してより詳しく見るとより面白く、また驚いたりし
自然科学に興味を持つようになるのではないでしょうか。

通常の顕微鏡があれば何百倍にも拡大して
非常に詳しくは見れますが、もちろん高価で持ち運ぶこともできません。

ここでご紹介する製品は、
日常に潜むミクロの世界を低倍率（２０倍）ではありますが、簡単に見ることができ
さらに色々な機能がついたミニ顕微鏡です。

商品名は「ハンディ顕微鏡プチ」
幅４ｃｍｘ奥行き２．４ｃｍｘ高さ４．３ｃｍの手のひらサイズです。

見たい物体を下に置き、焦点調節ダイヤルを回すだけで、
身近にある色々な物が観察できます。

例えば、葉の葉脈、塩や砂糖の結晶、植物の茎の断面、等
無数にあります。

便利な付属品も色々付いています。
・対象を明るく照らすLEDライト
・手元を照らせるライト
・蛍光体を光らせる紫外線ライト（通称ブラックライト）
等です。

私は特にこのブラックライトと言うのが好きです。
暗闇で照らすと意外な物が光ります。
意外なものに蛍光体が入っているのに驚くとおもいます

更に、接岸部にスマホのカメラをかざせば顕微鏡写真も手軽に撮れます。
ボールチェーンが付いてい売るので携帯にも便利です。
ボタン電池3個月。全５色。１６２０円

小学生くらいのお子様に最適だと思います。
子供の探究心を開花し伸ばしてあげられるかもしれません。

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本ブログはブログの趣旨の説明に「最近の科学・技術ニュースの優しい紹介と新製品等を紹介してゆきます。
また生活お役立ち情報や面白情報についても随時紹介してゆきます。」
と書いていますので今後なるべくこの主旨にそった記事を書いて行きます。

ということで、先ずは世の中の科学・技術の方向性に大きく影響を与えるとおもわれる「産業界が期待を掛ける技術」について日経新聞がまとめた項目とその説明をご紹介します。

産業界が期待を掛ける技術関連キーワード１２

１．IOT
２．ＡＩ
３．ロボット、ドローン
４．自動運転
５．燃料電池
６．再生医療
７．水素エネルギー
８．防災技術
９．海底資源開発
１０．ゲノム編集
１１．人工光合成
１２．宇宙利用

１．IOT
　最も評価が高かったＩＯＴ（Internet of things)は、今後あらゆるものがンターネットに繋がる技術です。
あらゆるものに半導体チップが埋め込まれ管理される事により、あらゆるものの動きをつかみビジネスにつなげて行くものです。
このチップを開発しているのがパソコンでは圧倒的優位を誇るインテルではなく、
あのソフトバンクが３．３兆円も投じて買収を決めた半導体設計の英アーム・ホールディングスです。
スマホの次の巨大市場になるとみられているからです。
ＩＯＴ" target="_blank">参考サイト

２．人工知能（Artificial Intelligence; AI）
　随分昔からこの言葉はありましたが、近年コンピューターが人間を負かす事例がでて急速に認知されるようになりました。最も注目されたのは複雑すぎて、まだまだ１０年は大丈夫と言われていた囲碁で、世界屈指の囲碁棋士を破った「アルファ碁」が出現したからです。これにはプロ棋士のこれまでの何十万という棋譜を暗記しいていたとしても天文学的な確率の中から手をさがすのではなく、Deep Learnning(深層心理学習)というコンピュウーター自らが学習していく能力を備えたためこの成果が得られたそうだ。こんごますます各方面への応用が進展することが期待される。
簡単で分かり易いサイトはここ

３．ロボット、ドローン
　これまでも産業用ロボットの開発、設置台数では世界最大を誇ってきてはいるが、各国の追い上げもあり、
汎用ロボットだけでは不十分。今後は特殊作業、超精密作業、超高速作業ができる高能率なロボットの開発が
望まれている。またドローンは最近太陽光パネルの検査、農場の植物の育成状況の調査、森林の監視、建設現場の下調査、３次元地図の作成等大きな成果を上げてきているが、さらなる技術革新と作業効率化が測れるドローンの開発が期待されている。
産業用ロボットに関して非常に参考になるサイト

ドローンについて状況概要を知る

４．自動運転
　自動車にいくつものセンサーを取り付けそれらの情報を瞬時に解析し運転操作につなげる技術で、現在グーグルの様なＩＴ企業が単独で（車はどこかの物］開発するスタイルと、ＩＴ企業と自動車メーカーが共同で開発するスタイルと
自動車メーカー単独で開発するスタイルがある。
目標技術としては、最高の形として、アクセルもブレーキもない車で完全にコンピューターが運転し人は指示して乗っているだけのスタイルと、現在の様に車にはアクセルもブレーキもあるが、コンピュータが全て運転するスタイルと人の監視の下での自動運転というスタイルがある。
現在のところ市街地は予期せぬ事態がおこる確率が高いので、先ずは高速道路や、専用レーンなどの限定された道路で、隊列を組んで荷物を運ぶといった用途が先に開発されようとしている。

自動運転技術開発動向の分かり易いサイト


５．燃料電池
　「水の電気分解の逆、つまり酸素と水素から電気を作る」との分かり易い説明がされている。
酸素は空気中からだが（これは変わらない）水素は色々な調達方法がある。
現在製品として最も普及している製品は「エネファーム」で家庭で使うガスを分解して水素を取り出している。
トヨタの「ミライ」に代表される燃料電池車は、特殊容器にに水素を高圧に圧縮して車載している。
燃料電池の種類には正極と負極との間に用いる電解質によって４種類にわかれ、それぞれ、使用温度や、容量など
それぞれ特徴ある製品となっている。
今後は、水素の効率的製法の開発、や燃料電池の性能向上、安全性向上などが期待されている。

続く


６．再生医療
　これは言うまでもなく、山中教授が開発したiPS細胞の応用展開です。
　現在基礎研究、応用研究が各種精力的に為されているわけです、臨床応用的には眼の網膜の再生への応用が最も進んでいるようです。
　ｉPSについては非常に沢山の解説がありますが、３件紹介します。
�@開発の経緯やiPS命名等について非常に分かり易くまた興味深く書かれている公演文
�AiPS細胞を改めて詳しく知りたい人向けのサイト
�B２０２０年迄の初期目標、２０３０迄の新目標について

現在この分野は開発元の日本がトップにたっているようですが、
外国勢特にアメリカは多額の資金を投入し国を挙げてiPSの研究開発、臨床応用に取り組んでいると言われ、
京都大学、理研中心の日本が追い越されるのではと危惧されています。

７．水素エネルギー
　水素エネルギーの利用としては大きく分けて
�@燃料電池として使う・・・既に全国で使用されている給湯器（エネファーム）や今後発展が予想される燃料電池車、
�A直接燃焼させて、産業用発電に使う
に分類されます。
しかしその為には、
１）製造（私はこの分野が最も興味がありますので後日また詳しく報告したいとおもいます。）
２）輸送
３）貯蔵
の問題があり、現在それぞれ研究・開発が進んでいる状況ですがこれをさらに加速、効率アップすることが求められています。
水素エネルギーに関し更に知りたい人へのお勧めサイトはここです。

８．防災技術
　１９９５年の阪神・淡路大震災、２０１１年の東日本大震災、そして今年２０１６年４月の熊本地震。本当に日本は地震災害国だと痛感させられます。無理もありません日本国そのものが火山列島の上に乗っているわけですから。
２０１１年の東日本大震災は、原発の炉の震災時の冷却対策が不十分で炉心溶融が生じ、生まれ故郷からの避難生活、これから４０年近く掛る廃炉処理という問題が生じました。これで原発の安全神話が全く崩壊しました。
せめて地震と津波だけだったなら、復興はスムーズに進んだろうにと思わずには居られません。
地震が発生しないようにすることは不可能ですから、交通機関の安全対策、建築物の耐震・免振技術、予知技術の精度向上、発生後の人の避難・誘導安全確保技術の向上が望まれまています。
国の研究状況を詳しく知りたい方は国立防災科学技術研究所(NIED)へどうぞ。

９．海底資源開発
　昔から日本は資源小国と言われてきました。
しかし日本を取り巻く海や海底には豊富な資源があり、
しかも日本政府が領有権を主張している領海・排他的経済水域（EEZ）は約447km2となっており、
世界第6位で、水域に豊富なエネルギー資源や鉱物資源の存在が確認されています。
この資源の内訳は大きく分けて、
（１）熱水鉱床（金・銀・銅・亜鉛・鉛）、（２）ガスハイドレート（主にメタン）、（３）マンガン団塊（鉄・マンガン団塊、コバルト・リッチ・クラスト）に分かれます。（石油もありますがあまり期待されていないようです）
問題はこれらの資源をいかに低コストで回収出来るかと言う事ですから現在その回収技術の研究・開発が行われています。
ご参考まで

１０．ゲノム編集

１１．人工光合成
　植物は葉の葉緑素の中で、根から吸い上げた水と空気中の酸素と太陽光エネルギーでいとも簡単に実に多種多様の有機物を合成しています。
人工光合成 とは、文字通り光合成を人為的に行う技術のことで、
水と二酸化炭素と太陽光を用い、光触媒などの条件下で、有機物を生成することです。
最大の課題は良好な触媒を開発することです。
現在この分野は日本がトップを走っており、一部植物の効率を上回る成果もえられています。
私も昔からこの人工光合成に大変夢と希望を持っています。
何せ植物は平然と簡単に非常に沢山の化合物を常温、常圧で（当然ですが）製造しているのです。
当面は簡単な各種化合物製造の基本となる物質・蟻酸（HCOOH)の合成の効率向上の研究開発が行われています。
しかし将来は直接、目的の複雑な化合物や高分子（糖、デンプン、等）が作られるようになるのではないかと期待しています。
植物との競争、わくわくしますね。
人工光合成に関するサイトは流石にゴマンとありますが、
一般人に分かり易く、イラストが綺麗なこのサイトがお勧めです。

なお酸化チタン系の触媒と太陽光とで水を分解し酸素と水素に分け取り出す技術も進んでいますが、これは合成ではなく本質は分解ですからそのまま素直に別の分野（例えば光分解、もしくは光分離）にすべきでないでしょうか。
今後光産業の双壁技術・産業に発展することも考えられるたからです。

１２．宇宙利用
　宇宙利用というと宇宙エレベーターを思い浮かべる人も多いと思います。
このアイデアはずっと前に出された物ですが、これに耐えるケーブル素材がなく、
近年迄持ちこされていました。
しかし日本人によるCNT（カーボンナノチューブ）の発見でにわかに現実味を帯びて来てNASAゃ
　大林組の構想が出されています。しかし何と言っても問題はケーブルです。
小サンプルを使った宇宙での耐久試験が始まっているそうですが実現は２０５０年頃と予想されています。

と言う事で
　現実問題としての宇宙利用の課題は、現在米国のGPS衛星に頼っている衛星通信情報の受発信を我が国独自の衛星(準天頂衛星）で達成しようという狙いです。今後、車の自動運転技術に必要な正確な位置情報を得るには必須な物です。
本来的には常時日本の上空を監視するには衛星４基必要なのですが、取り合えず「みちびき」一基を現在のGPS３台と協力させることで精度アップも測りながら達成していくという計画です。
準天頂衛星とはほぼ真上に常時位置している衛星と言う意味で、単なる角度のある静止衛星では達成できない、
ビルの陰や山間部の、電波の受信が困難な場所を解消する役割を担うものです。
一方、
ロケットの方はこちらをどうぞ。