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カテゴリー: 宇宙

素粒子論はなぜわかりにくいのか

カテゴリー:宇宙

(霧山昴)
著者 吉田 伸夫 、 出版 技術評論社
 素粒子を粒子とみなす原子論的な発想を捨て、場の考えを習得する必要がある。
 素粒子は粒子ではなく、量子論の性質によって、場が粒子のように振る舞っているだけ。移動するエネルギー量子が素粒子なのだ。素粒子は、場が励起した状態。場とは、至るところに存在し、あらゆる物理現象の担い手となるもの。空間と一体化し、空間に対して移動できないことが、場の特徴。
 素粒子は粒子ではなく、内部空間に形成された定在波によるエネルギー量子が、バネの連結を通じて外部空間を移動するもの。
光は粒子であると同時に波である。
ボーアは、実際には、粒子でも波動でもない、別の何かだとする。これに対して著者は、素粒子の実体は波であり、波が粒子のように振る舞っていると考えている。
質量とは、物質の量ではなく、質量エネルギーというエネルギーの一種なのである。
20世紀まで、質量がエネルギーの一種だという認識はなかった。
素粒子反応では、質量は一般に保存しない。素粒子の中には、生成・消滅するだけでなく、何かの拍子に別の素粒子に変わるものもある。
 素粒子が生々流転するのは、その正体が場の振動が伝わる波だからである。
ニュートリノは、スーパーカミオカンデなどで得られたデータから、現在では質量をもつことが現実視されている。
この本は数式を主体としていませんので、まったくの門外漢である私にも、分からないながらも、素粒子論について、おぼろげながら、なんとなくイメージをもつことができました。
 それにしても、ヒッグス粒子を見つけたCHCという施設を建設するのに5000億円もかかったというのです。まことに想像を絶してしまいます。
(2023年10月刊。1580円+税)

宇宙と物質の起源

カテゴリー:宇宙

(霧山昴)
著者 素粒子原子核研究所 、 出版 講談社 ブルーバックス新書
 もう、いつのことだったか忘れてしまいましたが、恐らく長野県の山中にあるホテルに泊まったときのことです。大きな天体望遠鏡がありましたので、夜の空を眺めることができました。天の河というのが、本当に無数の星々で構成されていることを実感しました。また、土星でしたか木星でしたか、その周囲を廻っている小さな衛星を見ることも出来ました。
 どうして夜は空が暗いのか、無数に星があるのなら、空は一面の星で覆われていて、暗いどころか、明るく輝いているのではないのか…。そんな疑問をタイトルにした本(『夜空の星はなぜ見える』田中一)を読んで、びっくり驚天しました。もうずいぶん前のことです。まさしく夜空にまつわるパラドックスです。
宇宙に始まりがあるのか、宇宙に果てはあるのか、今なお私のぜひ知りたいことです。宇宙にビックバンがあったとしたら、その前は何があったのか、無から有が生じたというのか、果てがあるとして、その外には何があるのか…、疑問は果てしがありません。
 宇宙の年齢は138億歳だということになっています。
 天の川銀河の大きさは10万光年。このなかに太陽を含む1兆個の恒星がいます。天の川銀河を含めて50個から100個集まった銀河団は1000万光年の大きさ。
 この銀河団を含んだ超銀河団は「ラニアケア超銀河団」と呼ばれ、その直径は5億2千万光年。宇宙原理というのは、地球も太陽系も、銀河、銀河団そして超銀河団も、すべてが特別な場所ではなく、宇宙にありふれている場所であるというもの。
 そうでしたら、私たちの地球と同じように生命体、それも会話する、通信する生命体がどこかにいても不思議ではありませんよね…。
 宇宙の地平線問題とは…。宇宙の年齢は138億歳。宇宙の端と反対側の端から138億年かけて飛んできた光の温度は絶対温度3度の電波がやってきている。ええっ、そ、そんなことがどうやって分かるのかしらん…。
 私は宇宙と星の話が大好きです。ちまちました人間同士の争いに関わって日々の生活を営んでいる身ではありますが、たまにはでっかいスケールの話をして、ちまちましたトラブルをいっとき忘れ去りたいのです。そんな思いにもってこいの、新書でした。もっとも、この新書に書かれていることの大半は理解できませんでしたが…。
(2024年3月刊。1200円+税)

プラネタリウムの疑問50

カテゴリー:宇宙

(霧山昴)
著者 五藤光学研究所 、 出版 成山堂書店
 私はプラネタリウムが大好きです。遠い遠い宇宙空間に飛び出すことはできませんが、星空を眺めているのは気持ちいいものです。そして、途中でふと眠り込んでしまっていたりします。この本は眠ってもいいけれど、イビキをかいたり寝言(ねごと)を言わないようにだけは気をつけてくださいとしています。納得です。
 いま日本には全国47都道府県すべてにプラネタリウムがあり、日本全国で年間800万人から900万人が観覧しているそうです。これって、いいことですよね…。
 プラネタリウムの始まりは1925年5月のドイツでした。このときの機械は4500個の星が投映されました。日本では1937年に大阪、翌38年に東京・有楽町に設置されました。私も最近、少し前に有楽町のプラネタリウムを鑑賞しましたが、実に洗練されたストーリーと音楽で、楽しく過ごせました。周囲はアベックばかりでしたから、少しばかりの孤独感も味わいつつ…。
 その後、プラネタリウムで投影する星の数は1億4000万個になり、ついには7億個の恒星を投映できるプラネタリウムまであります。それは天の河も、くっきり見えるそうです。ただし、数が多いと「夜空」が明るくなりすぎるようで、肉眼で見える星の数9500個にしぼっているプラネタリウムもあるとのこと。
 星が無数にあるとしたら、夜空には暗いところなんてないことになるのでは…、という昔から有名なオルバースのパラドックスというものがあります。夜空が暗いのは宇宙は膨張しているし、あまりに遠い星の光は地球の私たちのところにまでは届かないということのようです。
 東京・渋谷の東急文化会館にもプラネタリウムがありました。映画館の入っているビルです。私も大学生のころに入ったことがあります。
 世界にデジタル式プラネタリウムを製作する会社は10社、光学式だと5社あります。主要なメーカーは、日本とアメリカに各4社、このほかドイツ、フランス、中国に各1社あります。
 世界で最多はアメリカで1400館ありますが、これは学校に小さいものが設置されているということのようです。2番目に多いのは日本で400館、次いで中国の350館です。
 日本には世界の大きさベスト10のうち9館があります。日本には大きなドーム形のプラネタリウムがたくさんあるのです。これは自慢していいことですよね。
 ちなみに、佐賀県と高知県には1、2館しかないのに、埼玉県には24館あるそうです。どうして埼玉県にはこんなに多いのでしょうか…。
 宇宙そして星の話は、大好きです。日頃のあくせくした営み、日常茶飯事のわずらわしさを忘れさせてくれるからです。
 さあ、あなたも宇宙の謎ときを目ざして、そして安眠を求めて、いざプラネタリウムへ…。
(2023年7月刊。1800円+税)
 庭に孫たちと一緒にジャガイモを植えつけました。メイクイン、ダンシャク、キタアカリそしてアンデスの乙女です。
 ホームセンターで千円分を量り売りで買って、4畝に植えつけました。6月に収穫できると思います。フカフカの黒い土になっていますので、きっとうまくいくと思います。
 チューリップの芽がかなり出てきています。雑草に埋もれて可哀想なところは雑草をとってやるのですが、ついでにチューリップまで抜いてしまいそうになります。
 ロウバイがほとんど終わり、白と黄色の水仙が庭のあちこちに咲いています。春はもうすぐです。今のところ花粉症にはまだ悩まされていません。

深すぎてヤバい宇宙の図鑑

カテゴリー:宇宙

(霧山昴)
著者 本間 希樹(文) 、ポピコ(絵) 、 出版 講談社
 地上世界の俗事に毎日ドップリ浸って、そこで生活の糧(かて)を得ている身として、たまにはスケールがまったく異なる宇宙空間に思いを至すと、脳の中が洗い清められる気がします。
 しょせん人間の身体は宇宙の星くずから成るものであり、死んだら、元のように宇宙に帰っていくだけ。そう思ったら、地上にお墓を建てるなんて、まるで無意味なものでしかないと思えてくるのです。いかがでしょうか…。
 人間の体を形づくっている元素は星の”燃えかす”であり、人間の体は「星くず」から出来ている。なぜ、そんなことが言えるのか…。
 宇宙がビッグバンによって誕生して3分後、それまでなかった元素、水素とヘリウムができた。その後、数億年たって、多くの星が生まれ、星の中心では核融合が始まった。そのなかで水素やヘリウムがより重い元素、炭素や窒素などに変換した。そして、星が一生を終えるとき、大爆発して鉄などのとても重い元素を宇宙にまき散らした。
 宇宙では星の一生とともに時間をかけて重元素が増えていった。星は元素を生産する工場だった。
 地球に空気があるのは、地球が空気をつなぎ止めておくのに十分な重力を持っているから。月は重力が地球の6分の1しかないため、大気は存在しない。
 昔の地球の大気は二酸化炭素がほとんどだった。そして、地球にある酸素をもたらしたのは植物。植物の光合成のおかげで酸素が地上に増えていった。
 地球上の水がどこから来たのかは、今もって解明されていない謎のまま。今のところ有力視されているのは、地球誕生後に大きな小惑星や慧星が地球に衝突して水が宇宙から降ってきたというもの。いやはや、水が地球上になぜあるのか、だなんて考えたこともありませんでした。
 太陽エネルギーの燃料は水素原子。今から50億年後に燃え尽きてしまう。
 50年後ではありませんので、ご安心ください。億年という単位なのです。もちろん、今の私たちは木っ葉みじんとなって、星くずの姿で宇宙空間のどこかに漂っていることでしょう…。
 私たちの太陽をふくめて、すべての星には寿命があり、いつかは燃えつきて死んでしまうのです。でも、星の死は、新しい星を生む材料になるのですから、何も悲観したり、絶望することはありません。そうなんです。こう考えたらいいのです。
 銀河系の星は「天の川」にたとえられているが、「天の川」の星は本当に流れている。つまり、星々は、それぞれ特定の方向に「天の川」にそって流れるように動いている。
 月はゆっくりと地球から遠ざかっている。毎年4センチほど遠ざかっているのだ。なので、今から10億年たつと、皆既日食は起きなくなってしまう。
 50億年後、地球はふくれあがった太陽に呑み込まれてしまう。それまでに地球上の人類は地球を脱出しておかないと、人類は生きのびられないのです。まあ、そんなこと今の私たちが考えたり、心配しても意味のないことですけどね。
 今の技術だと、隣の星まで行くのに4万年かかってしまいます。4万年なんて、気の遠くなる年月です。
 ボイジャー号は打ち上げから45年たった今も時速6万キロの速さで太陽圏を脱出している。すごいことですが、それでも、隣の星までたどり着くのには、あと7万年以上かかるというのです。ショックを受けました。
 どうですか、たまにはこんなスケールで物事を考えてみたら…。いいこと、必要なことです。でも宇宙学者って、すごい人たちですよね。
(2023年9月刊。1400円+税)

暗い夜空のパラドックスから宇宙を見る

カテゴリー:宇宙

(霧山昴)
著者 谷口 義明 、 出版 岩波科学ライブラリー
 宇宙は無限に広く、星の数も無限にあって、星は宇宙に一様に分布していたとしたら、私たちは上空を見たら必ず、どの方向にも星、つまり太陽を見て、空を埋めている、つまり、昼も夜もなく、明るい空が広がっているはず。
 しかし、現実の夜空は暗い。なぜなのか…。これが「オルバースのパラドックス」と呼ばれているもの。私は、このパラドックスを知る前は、単純に夜空は暗いもの、星は暗い夜空でまたたくもので、満天の星というのは高い山でしか見ることのできないものであって、星が夜空を埋めていないはずがない、なんて考えもしませんでした。
 そこで、この「パラドックス」を否定するため、先人たちは、いろいろと考えました。
 ある人は、宇宙空間に存在する物質が光を吸収するので、夜空は暗いと考えた(間違い)。
 夜空が暗いのは、遠くの星の光が地球にまで届かないからと考えた(これも間違い)。
 星にも寿命があるから、夜空は暗くても問題ない(星に寿命があるというのは正しい)。
 この宇宙は悠々の過去から存在したのではなく、138億年前に誕生した。では、いったい、その前は何があったのか…。
 宇宙の現在の大きさは470億光年。とても大きな数字だが、肝心なことは、無限大ではなく、有限だということ。
 著者は、夜空が暗いのは、宇宙にある星の数が少ないからだとしています。ええっ、星の数って、無限にあるんじゃなかったの…??
 肉眼で見えるのは、6等星まで。宇宙に銀河がたくさんあるといっても、数億光年内という銀河でも、10等星以上くらいのもの。
 もっと遠いと25~30等星。なので、星がたくさんあっても、話にならない。夜空を明るくするほど星はない。
 全天にある1等星は、わずか21個。1等星を集めて太陽の光度を実現するには、なんと1000億個の太陽が必要となる。
 銀河系には2000億個の星しかない。だから、銀河系の星々をすべて動員しても、夜空を埋め尽くすことはできない。正解は…。夜空が暗いのは、この宇宙には夜空を明るくするほどの星が存在しないから。この宇宙では、星をつくる物質に限りがあるため、夜空を星で埋め尽くすほど星をたくさん生み出すことはできないのだ…。
 ふだんの私たちが当たり前のことと考えていることでも、「本当にそうなの?」と訊かれると、うまく回答できないことがあります。
 暗い夜空の星がなぜ見えるのか…。面白い着眼点です。いかがでしたか??
(2023年10月刊。1540円)

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