★★　Ｑ＆Ａ・2004　★★

　仮に銀河系に地球外文明が何千とあるとします。そのとき、全ての知的生命の星が環境問題に悩むことになるのでしょうか？ それとも、今の地球は数ある不幸な事例の一つにすぎないのでしょうか？【環境問題】

　音速の壁を越えるとき衝撃音がでるという話を聞きますが、なぜ壁を越えると音（衝撃）がするのでしょうか。【古典物理】

　核兵器のウラン型とプルトニウム型とでは、威力はどのように違うのでしょうか？ また今後、核兵器より危険な兵器（理論上可能なもの）が開発されるとしたらどのような物だと思われますか？【その他】

　ディーゼル車のほうがガソリン車よりも有害物質の排出が少ないというのをある番組で見たのですが、本当ですか？ また、水素や天然ガスを積んだ自動車を生産するには何年位かかりますか？（10年や20年では不可能だと自動車雑誌に書いてあったので）【環境問題】

　複素数であらゆる方程式の解が導かれること、数学の体系が複素数で閉じていることが不思議に感じられます。ひとつ自由度を増やした複素数より大きな体系を仮に設定しても、それは複素数で記述可能となることを、わかりやすく説明していただけたらと思います。あるいは、＋−×÷微分積分以外の作用素を導入すれば、複素数より広い数学が現れるのでしょうか。【その他】

　運動学だけを展開するのであればその次元（単位）は m，sec だけで済みますね。狭義の力学だけならm，kg，secだけで済みます。では、電子と電磁場の相互作用で、無次元量の微細構造定数などを考えた場合、最低、m，kg，sec だけで済みますか。さらに、ミクロ物理学を展開する場合、最低必要な次元は何でしょうか？【現代物理】

　100メートル離れた数メートルのスポットに狙いを定めて、音を伝えることは可能でしょうか？ スポットを離れると音が聞こえないようにしたいのですが。【古典物理】

　一般向けの物理書や宇宙論の本を読んで疑問に思ったのですが、ビッグバン直後のように物質と時間と空間が分離していない段階では、どのように長さや時間を定義できるのでしょうか。これらの本には「宇宙誕生後10^-xx秒後」とか「直径は10^-xxセンチメートル」などのように書かれていました。現代では時間は原子の振動数によって定義されているそうですし、長さは（上記で定義された）一定時間に進む光の距離により定義されているとのことですが、宇宙誕生直後の物質と時間と空間が分離していないような状況では、原子すら存在していない状態ではその振動数を云々することもできず、一体どうやって時間や長さを定義できるのか、想像がつきません。【現代物理】

　一般的な液体で高温になるほど屈折率が低くなるのはなぜですか？【古典物理】

　歴史的にも、硫黄・木炭・燐などを単に混合した火薬（黒色火薬）、硝酸エステル・ニトラミンといった分子レベルの結合による化合物、さらに核分裂や核融合から生み出される核エネルギーというように、扱う物質のレベルが小さくなるのに反比例してエネルギーが大きくなっています。そうなると素粒子というさらにミクロのレベルを扱えば、より莫大なエネルギーが得られるのでは？と勝手に考えています。素粒子とエネルギーの関係について教えてください。【技術論】

　現在の宇宙論では、宇宙は60億年ほど前から加速膨張しているということですが、このことは、宇宙全体のエネルギーや質量の保存則に反していなのですか？【現代物理】

　銀河系などの渦巻き星雲では、星雲の内側にある恒星はゆっくり回り、外側にある恒星は速く回っているというびっくりする話を聞きました。つまり角速度が一定なので、渦巻きの形が壊れずに自転しているそうです。太陽系は内側の惑星が速く公転し、外側の惑星はゆっくり公転しています。太陽系は重力の作用で説明できますが、銀河系などの渦巻き星雲の公転は重力だけでは説明できないと思います。どういう力が働いて角速度一定なのでしょうか？【古典物理】

　光ファイバ中での光の位相はどうなっているのですか？屈折率の低いクラッドで全反射を繰り返すから、やはり、位相は反転せず保たれるのでしょうか？ また、光ファイバを用いた干渉計では、シングルモードのファイバがよく使われているようですが、マルチモードを用いるとどうなるのですか？【その他】

　見えない爆撃機と言われているステルス戦闘機は、どのような原理で敵のレーダーを回避しているのでしょうか？ また、レーダーを吸収する塗料を使っていると本で読んだのですが、どのようなものが使われているのでしょうか？【その他】

　（粉体の）はねかえり係数は理論的にどのように表現できるものでしょうか。統計物理学的な枠組みがあれば教えてください。現実に扱っている粉を見ると、とても一つの値とは思えません。【古典力学】

　ＴＶではＵＦＯは円盤状の形をした高速飛行物体だと紹介されていますが、これは、航空力学的に見て理にかなった形をしているのでしょうか？【その他】

　「郷愁」「ノスタルジー」という人間の感情について科学的に説明していただけないでしょうか？ どうして人は、過去に見た映画や過去の経験に、愛おしさであるとか哀愁を感じるのでしょうか？ また、男性的な特徴かもしれませんが、自分が趣向するものを、永遠に保存しておきたいという感情もあると思います。好きな作家の全集を買わなくては気がすまないとか、好きなアイドルの写真を綺麗に保存しておくとか、そういった感情です。車でも、レコードでも、何でもいいのですが、一つの物に対するフェティシズムというか、強いこだわりは、男性によく現れる特徴ですよね。それに対して女性は、流動的なモノの流れに対応できるような気がします。男の一元性と女性の多様性。すべての人がそうとは限りませんが、一般的な傾向としてあると思うんですが…。これは脳の構造的な違いや、環境の差異によって形成されるものなのでしょうか？【その他】

　磁気に関するクーロンの法則で、力が２つの磁極の距離に反比例するとは、２つの磁極の距離がゼロのときには無限大の力が作用するということでしょうか。磁石を２つくっつけたときに無限大の力が出るとすると、磁石自体が破壊されると思いますが、実際にはくっついたままです。これはどのように考えなければならないのでしょうか。【古典物理】

　水中をマッハで移動する事は可能ですか？【古典物理】

　子供のときから疑問に思っていたことがあります。

1. 最低の温度は絶対零度（マイナス273.15℃）とのことですが、例えば、摂氏零度の氷も、冷凍庫に入れればそれ以下に冷やすことができます。本当に、絶対零度以下の温度はありえないのでしょうか？昔、理科の教師に絶対零度以下の温度はないと説明されましたが、どうも納得がいきませんでした。
2. 温度の理論的な最高温度というものは果たしてあるのでしょうか？恐らく、ビッグバンの初めの瞬間が、この宇宙の実際の最高温度だったと思いますが、それはどのくらいの温度だったのでしょうか？

【古典物理】

　「強い相互作用や重力は素粒子や重力子を交換（？！）することによって伝わる」と読みましたが、さっぱり理解できません。交換とは何なんでしょう？ それでどうして引っ張り合うのでしょう？【現代物理】

　変分原理について教えてください。テッド・チャンの「あなたの人生の物語」の重要なモチーフとして出てくるのですが、この原理自体が良く解かりません。光の経路は最小値をとなるように進む、という例で説明されているのですが、光は目的地を知っているのでしょうか？（小説では、この原理から出発して、未来が予測できる系で生活する異星人とのコンタクトにより未来が予測できるようになってしまった言語学者の人生が描かれています。）【古典物理】

　ダイオード全波整流回路を使ったコンデンサインプット形の整流回路の入力電流は、正弦波がかなりひずんだ形をしています。これをフーリエ解析すると、回路の入力電圧の周波数と同じ周波数を持った電流だけではなく、たくさんの周波数成分を持った高調波電流が重畳されていると、一般に言われています。しかし、例えば60Hzの交流電圧を加えて180Hz成分の電流も流れているということは、60Hzの半周期の間にこの半周期の極性と逆の180Hz成分の電流も存在することになりますが、ダイオードを使っている回路では、180Hzの高調波電流は片方の極性を持った一部しか流れていないため、両方の極性を持った高調波が重畳されているとすることと矛盾していると思います。フーリエ級数展開して得られた高調波とは、実在しない便利な概念にすぎないものなのでしょうか。【古典物理】

　ボーアの量子条件についてのド・ブロイ波による基礎付けについて疑問があります。私が調べた範囲では、量子力学や前期量子論を扱ったほとんどの本では、「ド・ブロイ波が滑らかにつながった定常波になる」という条件としてボーアの量子条件を理解できると説明しています。これは円軌道の円周の長さがド・ブロイ波の波長の整数倍になるという形で表されるわけですが、私には定常波である必然性があるとは思えません。私の考えでは、ある瞬間に円周の長さが波長の整数倍になっており、後は、その波のパターン全体が円周に沿って（時計回りか逆時計回りに）進行する波になっていると考えるべきだと思います。こう考えると、「円運動する電子」という古典的な運動状態の対応物として円周に沿って一方向に進む進行波というものが考えられて、自然だと思うのですが。これだと「定常波」の場合と式の上での違いがないので問題も生じませんし。それに、定常波であるためには、ある進行波と反対向きに進む進行波の重ね合わせが成立しなければならない訳で、「反対向きに進む進行波」が生じる理由がありません。その上、「反対向きに進む進行波」に対応する古典的な粒子運動が生じないと考えられます。反射する壁などがある訳ではないので。いずれにしろ、定常波と進行波では描像が全く違いますし、水素原子の波動関数についての動的なイメージを得るための手がかりとしても重要ではないかと考えております。【現代物理】

　「影の光子」というものを雑誌で目にしたのですが、一体どういうものなのでしょうか？ 実際に存在するのでしょうか？【現代物理】

　北半球と南半球では台風の渦の向きが逆なのはコリオリ力と呼ばれるものが働くからなのですが、このコリオリ力により、北半球では洗面台から流れ落ちる水が反時計回りに渦を巻き、南半球では時計回りに渦を巻く、という話を聞きました。これは本当ですか？【古典物理】

　物理学の一般向け入門書には、重力が伝播する速度を光速と同じとしてありますが、その根拠は何ですか？ 光速が宇宙の最高速度だから、その類推から重力の伝播速度を光速と同じとするのは安易に過ぎると思います。人類はまだ誰も重力が伝わる速さを実際に計測していないはずですが。素人の直感に過ぎませんが、宇宙が光速を超える速さで膨張しているなら、重力は光（電磁波）よりはるかに速く伝播してもおかしくないと感じます。【現代物理】

　近頃、日本での大雨災害など世界各地で自然災害が多発しています。自然災害で今自分が一番心配になるのは地震です。地震の特集番組などよく見るのですが、東海地震、関東地震が近いと聞きます。地震における予知技術はどれほど発展してきているのでしょうか？ また、地震の前に自然現象として何かの予兆が起こると聞きますが、どのようなものがあるのでしょうか。鯰が暴れると地震が起こるのは本当でしょうか？【環境問題】

　ブラックホールが形成する過程について質問があります。死滅する星がある程度以上の大きさであった場合、その星の重力は非常に大きなものになり、コアの縮小が進み中性子星ができます。さらに多くの物質を含む星では、中性子ではその重力を支えきれず、中性子からなるコアがさらに凝縮をしていきます。それでブラックホールができるわけですが、中性子というのは原子核であり、原子核はその物質の中の一番小さいものです。それなのに、その中性子がさらに収縮するというのはどうしてですか？ 原子核である中性子がそれ以上に収縮できるのですか？【現代物理】

　透明人間は網膜で光のエネルギーを吸収しにくいから目が見えにくいんじゃないでしょうか？ 網膜の色や働きを教えてください。【その他】

　人によって、文系・理系の向き不向きがあるんでしょうか？【その他】

　「熱力学第２法則によって温度は物性と無関係に定義される」とはどういうことですか？【古典物理】

　聞くところによると、過去に向かって行く先進波と、未来に向かって行く遅延波という波があるそうですが、本当にそんな波があるのですか？【古典物理】

　先のイラク戦で米軍が使用したと言う「電磁波爆弾」について質問させていただきます。これまで私は、電磁波爆弾について、マグネトロンのようなものに電源がついたものか、圧電素子を火薬の爆発で圧縮するようなものかと思っていましたが、どうもこのページの最後の方を見ると違うようです。
http://www.hotwired.co.jp/news/news/technology/story/20030324302.html
これはどういうメカニズムによるのでしょうか？【その他】

　四重極子モーメントって何ですか？【古典物理】

　人間は言葉によって、さまざまなことを語ります。しかし、なぜ言葉を使用する事が出来るのかを、自ら語ることは出来ません。脳科学から視点から見た人間の言語を操る能力について、教えてもらえないでしょうか？【その他】

　日本はグリーン税制適合の環境に優しい車であふれていますが、将来、これによって地球の温度は下がるでしょうか？【その他】

　私は今、物理学を勉強していますが、元素が生成していく詳しいプロセスに興味があります。核図表の左下から、どのようにして原子核がつくられていったのですか？ 恒星内部や超新星爆発で元素が出来ていく様子を、順を追って解説していただけると嬉しいのですが…。また、魔法数についても１から教えてください。【現代物理】

　家電製品でマイナスイオンを発生するものがありますが、何のマイナスイオンなのでしょうか。また、マイナスイオンの放出はあんなに簡単な機械でできるのでしょうか。【その他】

　ローレンツ変換の式を導くときに、その変換が線形変換であると仮定しますが、きちんと証明するには射影幾何学の基本定理を使うとワイルの本にありました。物理的仮定を使わずに導けるということなのでしょうか？【現代物理】

　「時間に関する5つの問題」の4番目──未来は決まっている──という結論は、以下のような考えから漠然と未来は決まっていないのだろう信じていた私にとっては大変ショックでした。どこが妥当でなかったのかご指摘いただけないでしょうか。
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　熱湯と氷が入っていたグラスを、十分な時間放置した後にできたぬるま湯の状態をAとします。これに対して、個々の“粒子”の位置は全く同じで運動量だけが反対の状態をA^-1とします。ここでもし未来が一意的に決まっているなら、Aは際立った変化を示さないでしょうけれど、A^-1は、均質化の仮定を全く逆に辿って、やがて熱湯と氷に分離するにちがいありません。
　Aは決して特別なぬるま湯ではなく、他のどうでもいいぬるま湯ともはや本質的に区別はできないはずです。したがってA^-1の状態もまた、Aと等しい確率で実現されることが期待できます。（極言すれば、ぬるま湯のうち半分はAで残りの半分はA^-1であるべきです）
　にもかかわらず、「ぬるま湯を観察していたら熱湯と氷に分離した」という経験はありませんし、人からもあまり（というか全然）聞いたことがありません。これは、未来が一意に決まっているのではなく、A^-1から再び熱湯と氷が形成されることが滅多に起こらないためなのではないでしょうか？【古典物理】

　IUPACで「多くの元素の原子量は不変でない…」と断定しているのはなぜですか。【古典物理】

　人間は、読んだり聴いたりするよりも、視覚に訴える「見る」という行為において、最も情報を得やすいと言われていますが、実際はどうなんでしょうか。映像あるいはビジュアル化されたものが、言葉や音に比べてインパクトがあるのはわかりますが、映画やテレビのように流動的なものは、情報量としては、ほんのわずかしか取得できないようにも思えるのですが…。実際、映画の全体のストーリーは把握できても、一場面一場面の詳細は意外にも覚えていないことがあります。それを考えると、情報量の取得という点では、読書のほうが圧倒的なような気がします。【その他】

　カミナリ雲の下層がマイナス、上層がプラスに帯電すると言われていますが、その理由を教えてください。【その他】

　天気予報の降水確率を求める要領で、相場の動きを予想することはできるのでしょうか。できるのならば、どの範囲まで理論的に可能なのか、できないのであれば、その理由をお答えください。【その他】

　私は時々、方向感覚がおかしくなる事があります。ふとしたきっかけで、世の中が90°単位で回転したような錯覚に陥ってしまい、そういう時は、何度も通っているはずの道でも、一瞬迷いかけてしまう事があります。過去に何度か身の周りの人に説明した事があるのですが、理解してもらえないようです。特にこの事で重大な障害は無いのですが、ちょっと方向音痴になって困る事があります。同様の事例を他に抱えている人はいるのでしょうか？ もしいるとすれば、専門的に何と言うのか、また発生メカニズムなどを教えていただけないでしょうか。【その他】

　最近の鋼鉄製の橋梁で、無塗装で錆色の橋を見かけますが、何か特別な防錆処理（黒錆とか）をしてあるのでしょうか。【その他】

　最近、精神医学の分野でシステム論やオートポイエーシスという言葉をよく聞きます。例えば、ひきこもり問題で有名な斎藤環という精神科医がシステム論を応用して『ひきこもりシステム』なるものを考案していました。他に河本英夫や花村誠一といった人たちが統合失調症の治療のためにシステム論を用いています。しかし、斎藤環などが積極的に援用するオートポイエーシス理論はしっかりと定式化されていません。専門家の間でも定義に違いがあります。そうしたあやふやな理論を援用することに有用性はあるのでしょうか？ また、『「知」の欺瞞』関連のページで知ったことですが、どうも世の中にはろくに知りもしないのに、「オートポイエーシスが重要だ」という人がいるらしいのです。そういう人たちと信頼に値する研究者を見分ける何かいい方法はないでしょうか？ 【その他】

　電磁気などの問題を、数学で習った複素関数や複素平面（ガウス平面）を用いて解答すると、計算がとても楽になることは、簡単な練習問題などでわかったのですが、なぜ複素関数を使って解くことができるのでしょうか? 電磁気学と複素関数の関係のようなものがわかりません。【古典物理】

　製造方法を工夫することにより蛍光体の励起スペクトル、発光スペクトルを変えることは理論的に可能なのでしょうか。Euの３価が赤に、２価が青に光るエネルギー準位の理論等からみて物質固有の性質なのでしょうか（エネルギー準位もよくは理解できていません）。【その他】

　地球の自転には、何か原動力があるのでしょうか。無いのならば、今もなお回っているのは慣性でしょうか。地球誕生時に何らかの力が働いて回り始めたとすると、約40億年もの間、慣性だけで回り続けることができるのでしょうか。また、この先はどうなるのでしょうか。月の自転は地球の引力で止まってしまった（常に地球に同じ面が向くようになってしまった）と聞いたことがあるのですが、これと同じように、いずれは太陽の引力で止まってしまうものでしょうか。【古典物理】

　「気（オーラ）とは一種の電磁波のようなものだ」とある本で読んだのですが、これについてどうお考えでしょうか？ 【その他】

　昔から思うんですが、他人にも自分と同じような意識が本当にあるのでしょうか。自分以外の人は、実は、自分の意識が作り出したものではないでしょうか？【その他】

　紙切れは「ひらひら」とか「くるくる」と舞いながら落ちますが、到達する地点の分布はどのようになるのですか？【その他】

　光は今後の社会においてどのような役割を果たすと期待されますか？【その他】

　「アルヴァレらによる恐竜絶滅の新説」の話を楽しく読ませて頂きました。しかし、最近、この説に対して反証となる証拠が見つかったそうです。僕は批判的精神を忘れて、ついブラボー一色で染まってしまった事を後悔しています。吉田さんはこの説が反証される可能性を考えていましたか？【その他】

　コンピュータは四則演算回路によって計算などを実行しますが、人間の脳にも、こうした疑いようのない演算装置が形成されているのでしょうか？ 人間の思考とは程遠いコンピュータ・プログラムを延々と書いていると、人間が使う論理に対して、どこか曖昧さを感じずにはいられません。人間が「理解する」ということの正体を、子供の頃から知りたいと考えています（そう言いつつも、言葉によって相手に分かりやすく理解できるようにと言葉を選び文章を組み立てている自分に対して、行為が矛盾しているような奇妙さを覚えてしまいます）。はたして人間の思考に、主観的な確からしさではなく、厳密な意味で論理的という言葉を用いることは可能なのでしょうか？【その他】

　現代物理学では、真空は電子や陽電子やガス状の光子が詰まっている状態ですよね。一方、宇宙は膨張していると言われます。物理的な真空が拡がっていくのですから、そこに詰まっている電子や陽電子や光子も、それにあわせてものすごい勢いで個数が増えているんでしょうか？【現代物理】

　ゴムは、温度が上がると、どうして長さが縮むのですか？【古典物理】

　さまざまな分野で「消泡剤」が利用されています。消泡剤の種類によっては、水に対しては消泡効果が大きいが、油に対しては小さいものがあります。その理由は分子構造の違いにあると思うのですが、どうなんでしょうか？【その他】

　導電性高分子の特徴がいまいち解からないのですが、教えてくれませんか。【その他】

　火星の放射平衡温度を示す式とその説明をして欲しいのですが…【古典物理】

　動物の目は、目の前の状況を有限個のデータとしてしか捉えないのでしょうか？ 自分の視界の境界はどうなっているか気になりまして。【その他】

　高校の物理では、まず、力・質量・加速度の関係を学びます。質量と加速度は実感することが出来ますが、「力」は存在する実体でしょうか、それとも理論の構築に便利な概念に過ぎないのでしょうか。疑問の発端は次のようなことです。人間は9Ｇに耐えられるというような表現があります。実際には、地表の重力の9倍の力を受けたとしても、加速する方向に何も遮るものがなければ、人間はただ加速するだけで痛くも痒くもありません。人間が困るのは椅子や壁などによって加速が遮られることで、体の部位によって加速度が異なり、結果として体の中に相対的な運動が起こることです。また、地表近くを回る人工衛星の中で力のつりあいによって起こる無重力状態と、あらゆる天体から遠く離れているため重力が無視できる環境下で起こる無重力状態には区別がありません。このようなことから、力というものは運動を説明するために人間が導入した概念に過ぎないような気がします。どうでしょうか。【古典物理】

　最近、フォトニックフラクタルによって電磁波を一時的にトラップする記事を見てびっくりしました。そこで、直感的に八木アンテナの理論が分かっていれば、その延長線上でフォトニックフラクタルの理論も分かるのではないかとふと思ったのですが…。八木アンテナのような形状が指向性をもたらすことは、理論的によく分かっているのでしょうか？【古典物理】

　宇宙空間に生身の人間が放り出された場合、どのようになってしまうのでしょうか？【その他】

　昨年12月『光速より速い光』（ジョアオ・マゲイジョ著）がNHKから出版され、トンデモ本ではなさそうなので読んでみました。アインシュタインの光速度コンスタントに異論を言うのですから、21世紀の先端物理学に相当な議論の場ができるのではないかと思うのですが、インターネットで見る限り、日本の宇宙論者たちは黙りを決め込んでいるようです【現代物理】

　一定の速度で運動する棒を静止座標系から見た場合、その長さが一定の割合で収縮するそうですが、これは、単に「見えるだけ」なのでしょうか、それとも、何らかの力が加わって実際に収縮するのでしょうか。また、棒の先端部から縮むのか後端部から縮むのか、あるいは棒の中心から前後均等に縮むのか、またはこの質問自体が意味のないものなのか、どうもよく分かりません。【古典物理】

　光子の大きさは波長（周波数）とは無関係なのでしょうか？ 私は最大振幅がλ/2の振動するリングのような物をイメージするのですが…。なぜなら、電波は、宇宙空間にどこまでも拡がっていったとしても一定の周波数という情報を保ち続けており、したがって、たとえ１個の光子でも波長という属性を持っていなければならないからです。この考えは間違っているでしょうか？【現代物理】

　人間を光合成できる生態にするには、どうしたら良いでしょうか？ 多少無理やりでも。【その他】

　中学の時に、過酸化水素水が二酸化マンガンによって水と酸素に急速に分離し、二酸化マンガンそのものは何も変化しないという不思議な現象を習いました。この化学反応における二酸化マンガンの作用を触媒と云うと習いましたが、化学反応における触媒の作用は物理学では一体どのようにその原理を説明できるのでしょうか？【その他】

　もし地磁気が存在しないと生物はどうなるのでしょうか。【その他】

　小さい頃から疑問だったのですが、僕の目で「青」に見える色は他の人からも同じ色に見えるのでしょうか？ みんながその色（仮にＡ色としましょう）を小さい頃から「あの海の色は青というのよ」などと周りの大人から教えられて育ってきて、脳がＡ色と「青」という言葉を記憶の上で結びつけているだけではないんですか？ 僕は文系の人間なので良くはわからないのですが、理科の授業で「青く見える物は青色の光だけを反射している」というようなことを聞いた覚えがあります。しかしそれでは、青色の光が果たして万人にとって同じ色に見えるかは、わからないのではありませんか？ 例えば、僕と僕の友達の脳に映し出されている画像が、写真のネガのように全く反転した色彩を持っているというようなことはありませんか？【その他】

©Nobuo YOSHIDA