★★ Q&A・2013 ★★

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2013年以降に回答した質問
質問 人間の発明は、同じ仕組みの物が既に自然の中にある場合がほとんどのような気がします。これぞ人間オリジナルの技術だというものは何があるでしょうか。【その他】
質問 現在、紀年法はキリストの生誕年を基準にして、時刻はイギリスを基準にして定義したものが普及していますが、地理的、文化的に最も中立な定義というと、どのようなものが考えられるでしょうか?【その他】
質問 温度はかつては相対的な概念でしたが、下限があることが判明しました。時刻もかつては相対的な概念でしたが、始まりがあることが判明しました。すべての尺度に原点があるのでしょうか。【現代物理】
質問 最近、仮想通貨が流行しています。電子データなのでいかに二重送金を防止するかが肝のようですが、量子暗号をこうした問題の解決に用いることは可能でしょうか?【現代物理】
質問 宇宙は膨張しており、そのため二つの星の間の相対速度は光の速さより大きくなっても相対性理論に矛盾しない、と聞いたことがあります。これは本当ですか。もしそうであるならば、この状況では光の速さは二つの星の相対速度よりも大きくなるのですか。光速度不変の原理は成り立たないのですか。【現代物理】
質問 ファインマン物理学の量子力学(日本語版)においてP121で、静止している原子を任意の時間と場所に発見する確率振幅を
  qa_360.gif
のように、定常状態のエネルギ−E0を用いて表現しております。これを、一様な運動をする粒子に展開する際、時間tを静止した座標系に対して一様な速度で動く慣性系へのロ−レンツ変換を使用していますが、エネルギ−E0については、静止系のE0にままとなっています。一方、同ファインマン物理の力学(P245)では、エネルギ−と運動量は、4元ベクトルを構成するため、静止系と慣性系ではロ−レンツ変換に従うものとしています。量子力学の部分では、結果的に、慣性系でのエネルギ−と運動量が導出されており、つじつまがあっていますが、違和感を感じます。エネルギ−について、ロ−レンツ変換をしなくてもいい理由をご教授いただきたく。お願いします。【現代物理】
質問 どの星からも遠く離れていて重力が及ばないとみなして良い空間で、加速している宇宙船に乗っている人(A)と、慣性系からその宇宙船の中を眺めている人(B)がいるとします。
Aは宇宙船の中に描いた三角形の内角の和を精密な分度器で測定して180度ではない(から、空間が曲がっている)と主張するでしょうか?(質問1)
Bは、その様子を見て、Aは、曲がっていない空間に曲線で描いた三角形(のようなもの)の内角を測定して和が180度ではないと主張していると思うのでしょうか(質問2)
等価原理を素直に解釈すると、どちらの質問の答えもYesのように思います。明らかに時空間上の同じ座標を占める一つの三角形が、観測する系によって別の見え方でみえることになります。最近の観測で、宇宙は観測可能な範囲でほぼ平坦と言えるという話を聞いたことがありますが、このように観測する系によって答えが違うとしたら、明らかに加速度運動をしている地球で測定した結果の信ぴょう性はどうなるのでしょうか。(正しく補正されているのでしょうか)(質問3)【現代物理】
質問 プランク時間は時間の最小単位だと聞きましたが、ということは一秒の長さもプランク時間を使うと誤差のない整数値で表されてしまうのでしょうか?【現代物理】
質問 マイケルソン/モーレーの実験で、エーテルの存在は否定されましたが、後日の観測では真逆の事実が明らかになっています(http://hwbb.gyao.ne.jp/maxmisu-pb/sub/g3file/ether_exp.html)。これは相対論の足元を挫く重大な事実ではないでしょうか?【現代物理】
質問 熱する機械には廃冷は不要なのに、冷やす機械には廃熱が必要なのはなぜですか? 廃熱しない冷却機械は原理的に不可能なのですか?【古典物理】
質問 地球の南極にはちょうど大陸があり、北極は逆に陸地が避けるような形で海が広がっているように見えます。偶然ではない気がしているのですが、このような配置になった必然的な理由はあるのでしょうか?【その他】
質問 重水素による核融合反応はわかりますが、太陽などの恒星でも、やはり重水素の核融合反応が起きているのでしょうか? 通常の陽子1個の水素では、核融合反応は起きないのですか? また水素から始まる核融合サイクルでは、中性子はどこからくるのでしょうか? 水素だけでは陽子しかありません。重水素が大量にあるのでしょうか?【現代物理】
質問 ファンデルワールス力は、近くでしか作用しない電気引力と理解しています。見掛けは中性の物質が近づくと、プラスとマイナスが引き合ってくっつく。これで合っていますか? もしこの理解が正しければ、遠く離れた物体同士でも、内部の電荷が膨大であれば、見かけは電気的に中性でも、ファンデルワールス力は、弱いけれど働くと考えていいでしょうか?【古典物理】
質問 生命や人間の身体の不思議は、あげればいくらでもありますが、「眼の誕生」に一番興味があります。眼は光の作用により「見る」ということを可能にしますが、そもそも眼を獲得していなかった原始生命体は、なぜゆえこの地球に光があることを知覚し進化の過程において眼という器官を獲得するにいたったのでしょうか。それは、見るという原理がわかった上でなのか、進化の過程における偶然の産物でそのような見るという行為をたまたま獲得したのか。鶏が先か卵が先かのような議論ですが、偶然の産物にしてはあまりにも機能としてできすぎていないか、というのが疑問です。そうすると、人間の意思を超えた存在がこの世界をデザインして…みたいな議論になりがちですが。アンドリュー・パーカーという方の眼の誕生という書籍も読みましたが、捕食者と被捕食者間の攻防により生命の眼と色彩は進化してきたという話は面白いのですが、肝心の眼の誕生の起源については、謎のままです。やはり、今そこにある現象というものは物理学や科学で解明はできても、宇宙の起源の問題同様に、「起源」の根拠づけというものは難しいものでしょうか。【その他】
質問 太陽系の惑星は有名な『土星』の他に『木星』『天王星』『海王星』にも『輪』が発見されています。しかし最近はそれらの惑星の映像、絵には輪があるものを見かけないのは何故なのでしょうか? 輪が発見された当時、それらのイラストには確かに輪が描かれていたと記憶しているのですが。【その他】
質問 最近、「スポットライト理論」という宇宙論を知りました。今までいろんな宇宙論を聴いてきた中で、個人的に一番ロマンチックだなと感じましたが、先生はいかがお考えでしょうか? (宇宙は全ての時間をすでに内包していて、人間はただ「いま」という時間を認識しているに過ぎないという考え方は、「運命は完全に決まっている」ということで、だから逆に自由だという意見を、好きな漫画家の数人が発言しています。)【現代物理】
質問 台風の渦の巻きかたについて北半球では左巻き、南半球では右巻きとのことですが、北半球と南半球で逆になる理由が全く分かりません。コリオリ力は見かけのもので、宇宙から見れば大気の運動に無関係ではないでしょうか。そうであるならば台風(低気圧)に渦をもたらす力は何でしようか。また赤道をまたいで向きが逆になる理由は何でしょうか。【古典物理】
質問 吉田先生が超ひも理論が好きでないことは、これまでの著書、コメントから推察できますが、好き嫌いのほかには何がありますか? 難解、数学的についていけない等。【現代物理】
質問 「私が超ひも理論を嫌いな訳」を読み、否定的に受け止めてることが分かりました。今、ひも理論と結びついたホログラフィック宇宙論というものがあります。これについてはどうお考えでしょうか?【現代物理】
質問 ブラックホールからは光すら事象の地平から外に出られないのに、なんで重力波は外で感知できるのか。長年の疑問です。【古典物理】
質問 人類史上において、最も天才だな、と思う人を一人選ぶとすれば、誰を挙げますか?【その他】
質問 NHKのサイエンスZERO「ついに解明!“ブラックホール成長の謎”」(2016/12/4放送)で、ブラックホールがガスを吸い込むメカニズムについて、降着円盤は遠心力のために吸い込めないが、超新星爆発の衝撃がブラックホールにガスを送っている。これによって銀河の中心の巨大ブラックホールの成り立ちを説明できるのではないかと結論付けておりました。放送では踏み込んだ説明がなかったのですが、詳しい説明をお願いします。
 ブラックホールに落ちる為には、あるスピードが必要なのか? 超新星爆発の重力波がブラックホールの時空をゆがめるのか? 量子トンネル効果が働くのか? 真相を教えてください。【古典物理】
質問 光の直進性は磁場により影響を受けるのでしょうか? 光自身も電磁波の超高周波であるなら、何らかの影響を与えると考えています。【古典物理】
質問 宇宙空間の「静電場」の中で、水滴がらせん運動する原理を教えてください。NASAの宇宙船内での静電場の実験を見ていて、水滴が静電場の周りをらせん運動しているのを見て不思議に思いました。【古典物理】
質問 ブラックホールに近づく観測者からは、ブラックホールが見かけよりどんどん大きく広がって見え、周囲の星々の光はどんどん後方に収束していき、やがてシュヴァルツシルト半径を超える瞬間にはどの方向を見てもブラックホールが見える(=どの方向に脱出しようとしてもブラックホールに到達する)状態になると推察しています。
 また、光速に近づく観測者は、前方からの光しか到達しなくなる関係上、周囲の光がどんどん前方に収束していき、後方は闇が広がるものと推察しています。
 しかし、
  http://spiro.fisica.unipd.it/~antonell/schwarzschild/
  http://rantonels.github.io/starless/
などのリアルタイムシミュレーションムービーを見る限り、誰もそのような光景が広がるとは思っていない様子。
  https://www.youtube.com/watch?v=ovSWfzHHyJo
のサイエンス劇場03にて若干触れられている程度です。
 これは、私の考えているモデルが現実離れしているからなのでしょうか。それとも、シュヴァルツシルト半径を超える直前にだけ見られるごく短時間の出来事なので、あまり描写されないだけなのでしょうか。
 個人的には、ブラックホールに近づくときの光景と光速に近づくときの光景が似ているのは、等価原理に従っているように思えて、ちょっと興味深いのですけれど。【現代物理】
質問 EMドライブというマイクロ波の輻射のみで推進力を得る方法が発表されました。宇宙を加熱して推進力を得るという一応の説明がなされていました。NASAが追試しているため、トンデモと割りきれないものがあります。この件に関して見解をお伺いしたいと思います。【その他】
質問 『完全独習相対性理論』の記載内容について、クライン=ゴルドン方程式に分散があり、位相は光速cで伝播すること(P.120 l.6-7)が記載されております。位相速度を計算してみると、
      |ω/k|=√(1+(M/k)^2) >c
となって、光速を超えるのではないでしょうか?【現代物理】
質問 「正規分布の値は数学的手法によって求まる(ルベーグ積分)」というような記述をある統計の本で目にした以来、ルベーグ積分というものに興味を持ちました。しかし、抽象的な積分の定理の連続で、実際の計算などを発見することが出来ませんでした。そこで、この統計とルベーグ積分との関係を教えていただけたらと思います。また、ルベーグ積分はいろいろと物理でも使われているとのことなので、その応用例なども教えていただけたら幸いです。【その他】
質問 地球の時空から見てシュバルツシルト半径を超えるのに無限に近い時間がかかるとすると、宇宙の年齢138億年経過した現在でも、シュバルツシルト半径を超えた物質は存在しないのではないのでしょうか? それなのに、宇宙を観測すると、どうしてブラックホールが見つかるのですか? あくまでも、私たち地球またはその周辺の時空から見た場合での質問です。【古典物理】
質問 以前、オーランチオキトリウムというバイオ燃料を産生する藻類が日本で発見されたと話題になりました。日本が産油国になるかもしれないという報道もあったようですが、それから特に大きなニュースはありません。オーランチオキトリウムの研究は、その後どうなったのでしょうか。【環境問題】
質問 先日ツイッターでこんな説を目にしました。https://twitter.com/Yam_eye/status/716457147542863873 空気が透明なのは人間の目が空気を透明に認識するよう進化したからだ、という論です。試しに「空気」「透明」「理由」で検索したところ、この説は三谷宏治氏が言い出したもののようです(http://diamond.jp/articles/-/11029?page=3)。
どうも腑に落ちません。検索しても科学者がこの説を語ったものが(少なくとも日本語では)見つからないことにくわえ、この説はいわゆる人間原理の拡大解釈に思えてしかたがないのです。【その他】
質問 私は普段、電気関連の仕事で、便宜的に何気なく複素数を使ってましたが、その本質的な理解が意外に出来ていないことに、最近気がつきました。そこで、直感的に覚えてみたいと、以下のように考えてみました。
 ・複素数を表すために虚数単位i、jが想像されていますが、これを現実には存在しない、負の面積を持つ正方形の一辺の長さと考えてもよいでしょうか?
 ・複素平面の虚軸は、実像を書き表すことができない、その想像的な数の実数成分を図示したものだとしてもよいでしょうか?
【その他】
質問 コリオリの力で発電はできますか?【古典物理】
質問 「マッハ力学史(筑摩書房)」を読んでいたら「 Roberval の秤」が紹介されていました。上皿天秤のルーツであるようですが、一見すると、棹秤の原理を破っているように見えます。この秤の物理的な説明をお願いします。【古典物理】
質問 太陽で核融合により生成されたヘリウムはどこにある(行く)のでしょうか? 核融合している場所でそのまま堆積していくのはおかしいと思いますが?【現代物理】
質問 ブラックホールの誕生についての質問です。事象の地平面付近では時空の歪みにより、静止系からは時間が無限に引き延ばされて見えます。これが最初に星が重力崩壊するときにも当てはまるとすると、星の収縮にともなって時空の歪みが大きくなるにつれて、星が収縮していくスピードも遅くなって見えるはずです。だとすると、静止系から見てブラックホールは有限の時間内には誕生できない(星の最後のひとかけら(?)がシュバルツシルト半径を超えるのに無限に近い時間がかかる)ように思われるのですが、実際はどのように考えられているのでしょうか?【古典物理】
質問 アトピー性皮膚炎についてなのですが、現在増えているということは、進化の上で何か人間にメリットがあるのでしょうか? 遺伝的要素が大きいと言いますけれど、進化の過程で自然なことなのでしょうか?【その他】
質問 『宇宙に果てはあるか』を読みましたが、シュヴァルツシルト半径や脱出速度を発見した経緯がわかりませんでした。これらの値は、実際に星ごとに調査したのですか?【現代物理】
質問 二重スリットの実験についてお尋ねします。1982年に土屋氏が行った実験は光子1個ずつを、1989年に外村氏が行った実験は電子1個ずつを発射したとのことですが、1個のつぶとして数えられるのなら、それは波でも電磁波でもなく粒子ではないかと思うのです。正確にはhνという1個の光子に相当するエネルギーを持つ電磁波の塊を発射したということでしょうか。電子源などの構造についてよく知らないので恐縮ですが、よろしくお願いいたします。【現代物理】
質問 ヒッグス粒子発見かと話題になってますが、光子が質量の獲得を免れた理由はどのように考えられているのでしょうか。【現代物理】
質問 自然科学は「意識」「自我」等の精神の産物をどう扱っていく計画でしょうか? 時間・空間・電磁場などの諸概念モデルについては、客観的道具としての数学が適用できますが、その属するカテゴリすら不明のこれらの言葉を、循環論法に陥らずに理解可能にする目算はあるのでしょうか?【その他】
質問 学生時代に、ある講義の中で、PCB(ポリ塩化ビフェニル)という化学物質が出てきました。工業分野で非常に有用な物質だそうですが、その反面、猛毒で輸入や製造が禁止された物質でもあるそうです。講義の中で、PCBを安全に分解する方法を確立し取り扱うことが容易にできるようになれば、億万長者になれると言ってました。億万長者の話はさておき、こういった有害物質を無毒化または分解する解決策を見つけようとした際に、先生ならどういった観点からアプローチしますか。【環境問題】
質問 今はエネルギーの伝送をほとんど電気で行っていますが、将来、光などの別のものに置き換わる可能性はあるでしょうか。【技術論】
質問 相対性理論で否定されたエーテル(絶対空間?)と、電磁場やその他素粒子を説明される際の場の概念(ある時空点の状態?)の違いが分かりません。専門的な知識がないため一般向けの書籍等を見るのですが、場の説明が、とある絶対空間の状態を言っているように思えてしまいます。数式等や数学的な概念の理解が必須であれば、それらを使って説明頂いても何とか雰囲気でも汲み取れればと思いますので、エーテルと場の違いについてご回答お願い致します。【現代物理】
質問 恒星内での元素合成について、よく「鉄は全ての元素の中で最も安定なため、いくら質量の大きな恒星であっても、これ以上重い元素は合成できない」という記述を目にします。これは、「恒星内では吸熱反応の核融合は起こらない」と解釈できますが、本当でしょうか? 現実的に、重力によるエネルギーだけで、鉄以上の元素を合成するだけのエネルギーを供給することは難しいのかも知れませんが、「吸熱反応だから起こらない」というのは正しいのでしょうか?また、仮に鉄以上の元素が合成されるとすると、太陽の何倍以上の質量が必要なのでしょうか?【現代物理】

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