Part 2 『美しい科学２　サイエンス・イメージ』　ジョン・D・バロウ　青土社

2012-01-19 22:00:29 | レビュー

第3部の印象と内容の紹介が長くなったので、前回それだけに絞ってしまった。
　そこで、第4部についても、読後記録を兼ね、補足しておきたい。

　第4部の概観は著者自身がその冒頭で簡潔に導入部を書いている（p218～221）。本を手にとって、この部分を通読されれば、著者の意図が大凡理解出来ると思う。
　著者は「物理学と化学が人間のためにつくった図」をここでとりあげることをねらいとしている。私の印象に残っているのは、第2章のニュートンのプリズム、第6章の元素周期表誕生の歴史、第7章のベンゼン鎖の図が生まれた背景、第19章の電子写真（ゼログラフィー）いわゆるコピーの誕生裏話、第21章の砂山実験による「自己組織化臨界現象」だった。
　第12章「空中に描く－泡箱の軌跡」は、本文5ページ、図2ページの本章でその考え方が何となくわかったが、ネット検索で動画等を補足的にみることで具体的に実感できたといえる。第10章（結合エネルギー曲線）、第13章（ファイマン・ダイアグラム）、第14章（重なる三つの点）、第15章（万物の総カタログ）のあたりは、物理学の知識が乏しいため、正直なところ、書かれてある内容が私にはわかりづらい。このあたりは物理学知識の素養次第でそのおもしろさが違うだろう。私には、こんな分野があるのかという認識に役立ったといえる。
　第16章の「シュレジンガーの猫」は物理の世界における哲学という感じで、興味深かった。第17章の「量子囲い」は、理論的なことはわからない（そこには立ち入っていないので助かったが・・・）が、ナノテクノロジーがどんなレベルにあるのかを絵で感じとることができておもしろかった。

　科学が直観や閃きから生まれたというエピソードがしばしば語られる。この第4部でもそれらが紹介されていて楽しい読み物になっている。
　第6章は元素周期表の誕生がテーマである。そこには、1789年にフランスの化学者ラヴォアジェが化学「元素」の概念を定義し、1805年にイギリスで、ジョン・ドールトンが20の元素とその重量を表にし、組成の規則を符合で表したことを紹介（p260-261）している。そして、メンデレーエフの卓越した直観力から周期律表が誕生したエピソードを語っている。新しい教科書を執筆しようとし、急増した化学元素とその性質をまとめるために元素をカード化し、規則性を探そうとしていて彼は閃いたのだという。著者は、「たんに便利な一覧表をつくろうとしたのではなく、元素があてはまる規則的な構造があると信じていたことが劇的な発見と予測を生んだ」（p266)という。楽しい豆知識を得た。メンデレーエフは既知の元素からまとめた周期律表に空欄ができ、そこには未知の元素が存在することを予測しその原子量と密度を割り出し、「エカボロン、エカアルミニウム、エカケイ素」と名づけることまでしていたそうだ。それらの存在が実際に次々に発見された。化学の授業で憶えた「スカンジウム、ガリウム、ゲルマニウム」である。発見年と発見地はそれぞれ、1879年（ウプサラ）、1875年（パリ）、1886年（フライベルグ）だ。この元素名、ラテン語ではそれぞれ「スカンジナビア、フランス、ドイツ」を意味するというのだから、名づけ方が楽しい。さらに、彼は1923年に発見された「ハフニウム」も予測していたとか。これもラテン語では「コペンハーゲン」だそうで、この元素の発見はコペンハーゲン大学だった。こんなことを化学の授業で聞いた記憶がない。闇雲にあの表を暗記することやその方法に目が向いていた・・・・皆さんはどうでしたか？
　第7章には「ベンゼン鎖」のエピソードが載っている。ベンゼン構造を解いたのはドイツの化学者フリードリッヒ・ケクレ。1857年に炭素の原子価が四価であることを提唱し、1865年にあの6角形の構造で表現しようと試み、1866年にもっと複雑な分子模型を発表した。ケクレは夢を見て、そこからひらめいたのがあの構造だという。そこから現代の構造有機化学が生まれた！　p270に夢の回想が引用されており、また1979年には東ドイツで切手の図柄にもなっている(p271)。
　
　この第4部も読みながらネット検索で少し背景情報を集め、ざっと表面的にでもそれらを眺めながら、本書を読む参考にした。物理・化学分野に疎い文系人間には、第4部の面白さを受け止めるのに役立った次第である。

　第4部で印象に残った箇所をメモしておこう。

＊進歩した文明は廃エネルギーと汚染物質を最小限に抑えながら、できるだけ少ない原料で、できるだけ小さいものをつくろうとするはずである。　　p221

＊自然のふるまいについて重要な発見をするのに、何億円もする装置はいらない。単純なものを正しく見て、よく考える。それが現実の新しい側面を見出すきかけになるのだ。１枚の絵こそすべてなのである。　　p221

＊太陽は「太陽風」と呼ばれる荷電粒子の「風」を絶え間なく吹き出している。・・・・吹きつける太陽風の粒子が地球大気中の粒子を励起し、それが光というかたちで余剰エネルギーを放出して、北極光あるいはオーロラと呼ばれる幻想的な光のショーが空に浮かび上がるのだ。太陽風のプラズマ粒子は大気上層で原子や分子と衝突し、それらを励起してさまざまなエネルギーをもつ光を放つ。ぶつかった原子の種類によって色が違い、酸素は緑と赤、窒素は薄紫、青、ピンクに発光する。　　　　p244

＊ファラデーのひと目で実体のつかめる単純な図は、物理学の発展における重要な分岐点だった。　　→　ファラデーの力場の図　　　p249

＊電子が高いエネルギー準位から低いエネルギー準位へ移動するときに光を放射する　p255

＊ファイマン・ダイアグラムは、いつまでも古びることのない彼の遺産である。物理学者の新しい七つ道具なのだ。　　　　p314

＊自然界の４つの基本的な力が統合されて１つの普遍の法則にしたがう。物理学者はそんな唯一の理論をいつも追い求めてきた。　　p315
　（付記　：４つの力→重力、電磁気力、放射線や核過程を支配する弱い力と強い力）

＊原子を操作するという劇的な進歩が実現したのは、走査型トンネル顕微鏡(STM)が発明されたおかげだった。　p338

＊アインシュタインは、広く支持されたボーアの見解に真っ向から異を唱えた。ボーアは、どんな事象も観測されるまでは「存在する」とは言えず、したがって物理学者は物理的実在があることを発見するのではなく、物理的実在について何が言えるかを発見するのみだとしていた。一方のアインシュタインは、観測されようとされまいと、事物の真の本質は何ものにもよらず存在すると考えていた。　p343

＊ムーアの法則は進歩を促すという重要な役割を果たしたのである。　　　　　p358
　ムーアの予言した進歩は、・・・・使う基本技術は同じで、機械部品として品質と精度をより向上させ、より緻密なものをつくっていくという話である。いずれもっとずっと小さい領域に入っていくと、新しい物理法則が製造に影響しはじめる。新しい製造が適しているということになり、古い構造を小さくしたでけではもう追いつかないのだ。　　p358
　はたして、「第二の」ムーアの法則はあるだろうか。　p359

＊正しい質問をして、起こっていることをよく観察するなら、これからもまだ日常のありふれたものから重要な発見ができる。　　p366

　この第4部は、物理・化学の世界を学生時代から比べて、より身近なものに感じる上で参考になった。内容を十分に理解できたという自信はまったくないが、雰囲気を味わうこととこの領域に対する好奇心を喚起されたのは間違いが無い。
　それにしても、オーロラの写真(p245)やネットで入手した画像、動画は神秘的だ。実見できる機会があれば・・・・・・

ご一読、ありがとうございます。

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遊心逍遙記

読書三昧は楽しいひととき。遊心と知的好奇心で本とネットを逍遥した読後印象記です。一書がさらに関心の波紋を広げていきます。

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