~つぶつぶScientiaへようこそ!~

イチゴアイスの中に入っている小さな苺のつぶ、海辺で手のひらに残った砂つぶ、乾いた地面に落ちた最初の雨つぶ…小さいことだけど、ちょっと人生が楽しくなったり豊かになる。そんなScientia(スキエンティア)=知=のつぶつぶを探しに行こう。

2013年4月20日土曜日

実験は偉大だ


ポプラ社サイエンスカフェ「元素周期表がわかるようになろう」続き
めげずに読んでね。(めげちゃってもいいけどね)

ジョン=ドルトンさん
1803年にドルトンという人が原子の重さをはかったという話が出て、ある参加者から「何で(どんな道具で)はかったんですか?」と質問があり、講師の出井さんは「天秤だそうです」と答え、参加者から「ありえない・・・」という雰囲気が漂った(と思われる)その時、
 

そしてその後、メンデレーエフという人が、1869年2月17日33歳のときに、今まで見つかっていた原子を重さの順に、トランプの「七並べ」みたいに並べてみた(元素周期表の始まり)というお話に到着した時、
メンデレーエフが1869年に考えた元素周期表
?は見つかってない元素の予言部分。
私はこんなことを思い出していた・・・
 
~回想はじまり~
14歳(もしかしたら13歳)の衣替え直前の季節(だったと思う)・・・理科の時間に、マシタ達中学生は、食器用金属スポンジ(スチールウール):商品名『ボンスター』のひとかけらを燃やしていた。その前の授業では、先生がこんなことを言ったからだ。
スチールウールを燃やすと重さはどうなるでしょう?

マシタは、燃やしたら軽くなるに決まってんじゃん、と思っていた。
だって、世間を知らない14歳のお嬢さんが思う「燃やすもの」といったら、「情熱」か「」。


「情熱」は、当時皆が燃やしていた!お蝶夫人も、ゴレンジャーも、デビルマンも。(岡本太郎という人は、燃えるを超えてバクハツ!していた。)そこから発想する図式は、次のようなものだった。
情熱が燃える⇒疲れる⇒体重が減る

「紙」は、親に内緒でやったマッチの実験(※良い子は真似してはいけないよ!)。そこから発想する図式は、次のようなものだった。
紙が燃える⇒黒くなって風に飛ばされる⇒紙がちっさくなる

(ほらほーら!)
ところが、そんなマシタを待ち受けていたのは、なんと『スチールウールは燃やすと重くなる、そしてこの重くなった分は、酸素の重さである。』という衝撃的な結果だったのである!
(さ、酸素って重さがあるんですか!?このこげた部分に酸素原子がついているんですか!?)
衝撃の14歳(もしかしたら13歳)の初夏初夏初夏、しょか(エコー)・・・・
~回想終わり~

水素とか酸素に重さがあることが不思議でたまらんかった。だって、普通じゃ見えないじゃん!?見えないものについての発言を信じられるんですか、アータ!「浮気?してるわけないじゃん」という彼氏の言葉と、彼氏の部屋で見つけた見たことのない髪の毛と、どっちを信用するかといったら、目に見える形になっている髪の毛に決まってるでしょ!?当然ですよね!!?(残念ながらマシタにはそんなスリリングな経験はない。)


というわけで、頭の固い無知な中学生に、酸素には重さがあるんだと気づかせたこの実験は実に偉大であります。どこの班もそういう結果が出たのですから、さすがのマシタも納得するしかありません。(しんみり)
これはご存知「酸化」の実験ですね。高校生になるとこんなふうな化学式で表しますね。
2Fe + O = 2FeO ※1)

これは一番シンプルな式ですけどね。鉄がさびるというのも「酸化」と教わりますね
(え?じゃあ、普通にさびていくのも「燃焼」の仲間なの?「燃焼」って何?とか、アホなマシタのように考え始めると家事が手につきませんね。さらに、燃えて黒くなるのは物質の「腐敗(死)」で、それに「プネウマ」の力を借りて新しい形相を産むとかいう話を読んだりすると、プネウマって何だ、となって、まったく眠れなくなってしまいますね。錬金術の話は全く奥が深く、難解ですね。)

このように、実験には人を納得させる迫力があります。おそらく、化学にかぎらず科学というものはこのような多くの実験を通して、人々に仮説や理論を訴え、ついには「あたりまえのこと」として成り立たせてきたのであーります。(こんな実験の大切さを語った本は、板倉聖宣 『大きすぎて見えない地球 小さすぎて見えない原子』)今の学校ではあんまり実験をしないらしい。もったいない、この迫力を味わえないなんて。











『新科学入門・上 
大きすぎて見えない地球 小さすぎて見えない原子』
板倉聖宣・著(仮説社 2005)
ISBN4-7735-0187-1 C0040
 
科学の歴史をちょこっとでも調べてみると、大昔には、見えない気体に重さがあるわけないじゃん、と思ったマシタのような人もいれば、見えないけどなんかある!と思った人もいました。古代ギリシアの時代から2000年たってもまだ人間は同じ状況なのかと愕然としてしまうのであります。(え、私だけ、アホなのかって?うぬぬ、否定できません、それは・・・)
目に見えないもの、見えるものも含めて、世の中のものを作る材料が表にされている。そして、それを日本の皆が当たり前に学校で習っている。この状況のために、本当に一体どのくらいの実験がなされてきた結果なのか考えると、泣ける!!周期表を考えたメンデレーエフさんも涙涙でしょうね!

涙涙といえば、113番目に重い原子をやっとこさ3個作った、日本の理化学研究所(略してリケン)がその113番目にオリジナルの名前をつけられるかもしれないそうです。(わかめスープの会社。ちゃんとした研究所です)
ニュース詳細⇒ http://www.riken.go.jp/pr/press/2012/20120927/
 113番目の原子は今、「ウンウントリウム」という仮の名前がついています。(こら、そこ、笑った人!!ウン=1、ウン=1、トリ=3ですから~!!)見つかって周期表に名前が載っていても、正式名称がついていない原子って、まだあるんですね。今まで日本人が名前をつけた原子ってないんですよ。一体どんな名前がつくんでしょうね。正式名がついたら、ぜひ元素周期表を額縁に入れて祝い酒を酌み交わそうではありませんか!(とりあえず前祝、ぐびぐび)

と、いうわけで、ぜひ元素周期表を手に入れてみて下さい。いろいろあるんです。面白いでしょ?
クリアファイルになってる元素周期表
(ねこのてぶくろ亭オリジナル)
カードゲームになってる元素周期表
(化学同人)

おっと、これも忘れちゃなんねえ。文部科学省が出している、「一家に一枚周期表」→ http://www.mext.go.jp/a_menu/kagaku/week/1298266.htm
語りつくせないけど、元素周期表の話は、ひとまずこれでおしまい。たくさんのことを考えさせてくれたポプラ社サイエンスカフェ、赤木かん子さんと出井正道さんに心より感謝いたします。

※1)実際には酸化鉄というものは実にいろいろな種類があるようです。スチールウールの燃焼で実際に生成されているはFeOではなく、Fe2O3、Fe3O4など様々な組成の酸化鉄が混じったもののようです。本当はとっても複雑なんですね。難しいんですね。上記の式は、中学生向けの教え方一方法ということになるようです。このたび、鉄の酸化でできる生成物について記載の誤りを、サイエンスカフェ in 静岡の先生からご指摘いただきました。嬉しいです。本当にありがとうございました。


2013年4月12日金曜日

速い!高い!近い!国際宇宙ステーション

えっと、今日は文字が多いです。

暇なとき、こんなサイト⇒ http://www.sightspacestation.com/index.htm を見つけてから、よく国際宇宙ステーション(ISS)を探して見てます。何月何日の何時ごろ、肉眼で見えるか、家の前の空で見えるかを確かめられるサイトです。

国際宇宙ステーション
International Space Station
略してISS(アイエスエス)
ISSは、日が暮れて、空に星が次々と見え始める頃、明るい星が飛行機くらいの速さで、点滅せずに静かに動いています。流れ星よりゆっくりだし、惑星くらいの明るさだから肉眼でも楽しめる。もちろんルートとか天候とか見える角度(仰角)が毎日違うから、日本でいつも見えるわけじゃないっていうプチ困難もあって、見えたときの感動がおっきい。
しかも、あそこに人が乗ってるんだよね~!!お仕事してるんだよね~!!すごいよね~。思わず、「おーい」って手を振っちゃうよね~。
それに、フツーに暮らす一般人にとって、ISSは、めちゃ大きい。
もし、近所の小学校にきたら、こんな感じ。
こんな大きなものが空に浮いてる。面積や体積だけじゃなくて、かかってる時間と経費も大きい。1986年頃から計画が始まって、今の姿に完成するまで約30年。一体部品を何度運んだことか。2010年までにISS計画にかかったお金は、7,750,000,000,000円らしい(アメリカ、日本、ヨーロッパ、カナダがお金出してます)。これは、もう、「現代のピラミッド」でしょ!(お墓じゃないけど。)民衆の時間と労力を費やしできた歴史的超セレブ建築物といっても過言ではないのでは~。

それにISSって、地球の上にじっと止まってるんじゃないんですよ。ものすごいスピードで動いています。このスピードがなければ、大気圏に落っこちてしまう。ほらほら、どっかできいたことあるでしょ、
万有引力の法則
ってやつですよ。どのくらい速いかというと、先月あった大人のロールケーキが今月はもうないなんて、コンビニスイーツの展開の速さどころじゃないんですよ。超高速。秒速8kmです。(=時速28000km)
何ですか!?秒速8kmって!!!!!
人間のおっさんの歩くだいたいの速度・・・秒速0.001km(=時速4km)
旅客機が雲の上を飛んでるだいたいの速度・・・秒速0.258km(=時速930km)
音速・・・秒速0.34km(=時速1224km)
おいおい、音を超えちゃってるよ・・・

そんなISS、「あー、なんか宇宙を感じる~」と思っていたマシタ。いろいろ調べていたら、あれ!?と思ってしまった。

まず、宇宙ステーションの「宇宙」は、UniverseではなくSpaceの宇宙です。International Universe Station じゃあないんです。これはちゃんと区別しなきゃいけないと思う~。
『娘と話す宇宙ってなに?』 池内了・著 
現代企画室(2009.9) 
ISBN978-4-7738-0907-7
(参照:『娘と話す宇宙ってなに?』 池内了・著)
Spaceは地球の重力の圏内です。国際宇宙ステーションは地球の上空たった350kmの所をぐるぐる回ってます。火星さんとか、土星さんとか、アンドロメダ銀河さんとかと一緒に「うちら、ウチューだよね~」とはいえない距離にあります。だって、東京―大阪間の距離、新幹線で545kmですよ(笑)。国際宇宙ステーション、これ、もう地球上といっちまってよいのでは!!(ただ、空気はなく、国際条約ではouter spaceと呼ばれてる。)

そして、国際宇宙ステーションは、1980年代に、いかにもアメリカ的な「宇宙フロンティアの開発」というビジョンの中から生まれてきた計画。私が思っている「科学」とはちょっと違うところをモチベーションとしてた。
科学の論理は、「もしかして・・・~かもしれない」⇒「実験」⇒「誰から見てもそうだ、わかった」だけど、国際宇宙ステーション計画のスタートには、科学的というよりも、テクノロジーが経済と政治を動かすんだ、見たいな強引な発想を感じる~。確かに、テクノロジーは発展したけど、それって、科学の発展だったのかなあ。疑問。

そこで、「きぼう」がきぼうになるのでっす!
「きぼう」というのは、ISSの無重力状態の中で実験をする「理科室」です(ただし、人体模型はない)。(ほら、実験だよ!科学の仮説を実証する場所だよ!)スペースシャトルが3回飛んで組み立てられました。お引越しって大変ですけど、大体庶民だったら、トラック1台で済みますよね?それがスペースシャトル3回分ですからね。ここにもセレブ感漂ってますよね。(まあ、いいんですけど)その中ではいろんな実験してます。
MAXI(Monitor of All-sky X-ray Image =全天X線監視装置)っていう装置が最近スゲー発見をしました。世界で初めて極「超新星」の痕跡を発見したのです。(韓流アイドルのそっくりさん、じゃないですよ、念のため。)これは「学校の校庭のどこかに落としたコンタクトレンズを探す」よりも、すごいことです。
そしてまもなく、CALET(CALorimetiric Electron Telescope)という装置を使って新しい実験が始まります。この装置もかなりスゴイんだけど、この動画を見てたらよいです。⇒ http://iss.jaxa.jp/library/video/calet.html
 この装置があると、「もしかして、ダークマターはドロリッチかもしれない」という仮説を覆し、宇宙にどんな物質があって、はたまた宇宙はどんなふうにできたのかという謎に少しでも近づくようなデータを取得できるのです。宇宙を知るための立派な道具となるのです。

とにかく、ISSにはお金がかかってしかたがないので、アメリカは「やめてやるぅ!」と思ってもいるようです。もしかしたら、数年後には運用を停止して、宇宙飛行士も全員帰還し、人が乗らないただの箱になってしまうかもしれません。
じゃあ、「ただの箱」は一体どうするんでしょう?
「現代の科学技術で、ちゃーんと分解して、回収して、処分できるんでしょ?ダイジョブダイジョブ」と思ったアナタ!
違います。
ダイジョブじゃありません。ゴミを出さない努力はされてますが、回収にはお金がかかるのでいまんとこ実用化されてません。(えーーーーー!!そーなのーー!?ダメじゃん、科学技術!)
地球の周りにはこんなゴミだらけ。もう、ゴミ屋敷です。こんな高いところにある、こんなでっかいゴミ、どうすんだ?お金をかけずに片付ける方法、近藤まりえ先生もお手上げでしょう。皆さん一人一人が『宇宙がときめく片付けの魔法』を実践しなければ!!

なんだかカナスイお話になってしまいました(涙)。でも、そんなこともきちんと理解したうえで、国際宇宙ステーションの中で、一生懸命働いているクルー、そしてそれを見守るそれはそれは沢山の人たちには、最大の敬意を表して、またマシタは夕暮れの空を見上げようと思います。
最後に、素晴らしい写真をご紹介します。(日食前の太陽にISSが写ってる!!)このように、宇宙の入口で、独り頑張るISSにエールを送るぞ!!頑張れええええええっ!
フランスのThierry Legault さんのページより。
本当に素晴らしい写真だ。
http://www.astrophoto.fr/

2013年4月7日日曜日

くまの子ウーフのお悩み解決;元素周期表

元素周期表って?


高校に行った人たち、「水兵リーベ・・・」って、なんか記憶にあります?元素の順番を覚える謎の呪文なんですけどね。Hが2個とOが1個でH2O、というようなことを説明するのに必要な表なんですけどね。多くの方が、「もう、無理!自分は理系じゃないし!」と思って化学に挫折してしまう所かもしれません。その後に出てくるベンゼン環なんかは、亀と蜘蛛の合体にしか見えないわけで、まるで『ラーメンメガ盛、完食で無料!』のイベントに参加して、食べても食べても麺が増えていく~(泣)みたいな状況に陥るところですね。
なんでこんな表ができちゃったんだろう、マジいらないし・・・
ベンゼン環の例

まあ、まあ、そんなに嫌わないで。
今日は、そんなアナタに『くまの子ウーフ』の話からはじめてみましょうか。

『くまの子ウーフ』
神沢利子・作 井上洋介・絵
ポプラ社 改訂新版(2009/09)
ISBN 10: 4591069478
小学校1,2年生の教科書に何度も採用されていたお話なので、読んだことのある人も多いでしょう。
ウーフは普通の熊の子どもです。(←しゃべって、パンとはちみつとたまごの目玉焼きを食べる時点でもう普通の熊ではないが。まあいい。)そしてちょうど「どうして期」に入っている子どもです。彼はこう問うのです。
「たまごは、なんでできてるの。」
「このおさじは、なんでできてるの。」
さらに、お散歩の途中でめんどりに出会い、「めんどりはね、たまごでできてるの。」というひとつの新発見。それをことごとく、きつねのツネタ君に否定され、しかも逆にこんな質問をされてしまうのです。
「ウーフ。すると、きみは、いったいなんでできてるんだい。」

これが、元素周期表のはじまりの疑問です。
さて、ウーフはというと、マジ凹み、ハートブレイク、しかも転んで怪我ですよ。でもそのお陰で
「ぼくはぼくでできている」という答えを出しました。
この疑問を考えたのはウーフだけではありません。ある大昔の人は

「私は、空気と火と土と水でできています。」という答えを出しました。またある大昔の人は、

「私は、血液、粘液、黄胆汁、黒胆汁でできています。」といい、またある大昔の人は、

「水と金と土と火と木でできています。」と言いました。さらにまた大昔の人は

「地と火と水と風と楽と苦と命でできています。」といいました。

もう、なんだかわけが分かりませんが、うーん、そういわれてみればそんな気がする(笑)。だから、こういう簡単な分類の考え方は大陸ではずーーーーーーーーーーっと人気で、信じられていました。
ずーーーーーーーーーーーーーーーっとです。
(「くまの子ウーフ」が昭和と平成をまたいで人気なのと同じですね。)
正確に言うと、2100年間くらいは確実に、人気でした。(と、出井正道さんも言っておられた)

で、それはそれは大人気でしたから、たくさんの人が、ハまってしまいいろいろ考えたわけです。
「じゃあ、3億円が作れちゃうじゃん!?」
「俺ら、完璧の人格になれちゃうじゃん!?」
「うちら、AKBになれちゃうじゃん!?」
それで、完璧なものを求めて、ものすごい数の実験をしたのです。もう、実験というより修行です。転ぼうが、やけどしようが、家族が死のうが、食べるものがなかろうが、色水を混ぜたり、煮たり、土を掘ったり、考えたり、飲んだり、泣いたり、笑ったり、怒ったりしたのです。
そしたら、ヒミツの物質をいろいろ発見しちゃった!!

その人たちはこう考えました・・・完璧なものを見つけられるかもしれない。そしてもし誰よりも先に見つけちゃったら、これは自分だけの秘密にしよう・・・
ウーフは、発見をすぐにおかあさんに報告しましたけどね、もし3億円当たったら?アナタは誰かに言いますか?(言うわけないじゃん!)

なので、この修行の記録は、ずーーーーっと「ヒ・ミ・ツ」だったのです。
※こうやってヒミツを隠して修行していた人たちのことを錬金術師といいます。怪しいですけど、この人たちがいなかったら今の化学や医学はないのですよ。

かれこれ2000年以上ヒミツだったんだから、もうずっとヒミツでもいいじゃん!という気もするのですが、なんと、「これ、違うんじゃない?」と内部告発した人たちがいたんですね。そして、「ヒミツを誰でも見られるように公開しよう」という人たちがいたんですね。(←おう!科学者の始まり)
そしてこの簡単な分類と、ヒミツ、完全に否定され、公開されたのは、な、な、なんと18世紀!そして、今の「元素周期表」ができたのは、1905年ですよ!(おいおい!20世紀かい!)
つまり、元素周期表は人間の歴史の中では、ごくごく最近にできた、涙涙の修行のヒミツの暴露辞典なんです。
暴露されるまでにどれだけ沢山の人が修行したか!
そして内部告発した人の心境とは!
なんだか、いろんな思いが詰まっていて、マシタ、胸が熱い(涙)

だから、あんまり嫌わないでね。敬意を表してあげてね。たまには「水兵リーベ」って歌ってあげてね。元素周期表を使って、さっきの疑問には、こんなふうに答えましょう。ウーフもにっこり(のはず)。

私は、水素61%、酸素26%、炭素10.5%、窒素2.4%、カルシウム0.23%、硫黄0.13%、リン0.13%でできています。」 (※原子の推定割合)

今日の結論:元素周期表 ウーフの悩みを即解決。 That's a Super Tell-all Dictionary!