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2012年11月

2012年11月30日 (金)

【読者サポート情報】ふしぎな思考実験の世界 ~科学の大発見の秘密を解きあかす~  思考実験の本

ふしぎな思考実験の世界~科学の大発見の秘密を解きあかす~

このサイトは「ふしぎな思考実験の世界 ~科学の大発見の秘密を解きあかす~ 」の見本のページや読者サポート情報を掲載しています。

本書は科学の知識の入門書や科学史の読み物のようでありがながら,思考実験の面白さを味わうことができるような初心者向けの思考実験の入門書となるよう心がけて執筆しました。

各章で取り上げるテーマは身近な科学の読み物や教科書で確認ができるものを選びました。本書が読者の皆さんを思考実験の世界へ導く扉の役割を果たし、読書の皆さんが思考実験や各章で取り上げたテーマに興味を抱かれたならば著者としてこれほど嬉しいことはありません。

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単行本(ソフトカバー): 256ページ
出版社: 技術評論社 (2012/11/23)
ISBN-10: 4774153842
ISBN-13: 978-4774153841
発売日: 2012/11/23

目次

第1章  猿はシェイクスピアになれるのか?
─無限の猿定理─
01-01 無限の猿定理とはどんな定理か
01-02 確率について考えてみよう
01-03 シェイクスピアが打ち出される確率
01-04 無限の猿定理は実験で確かめることはできない
01-05 思考実験の例
01-06 再びサイコロの目は確率によって決まるのか
01-07 世の中の出来事はすべて予測できるか

第2章 運動は不可能なのか?
─ゼノンのパラドックス─
02-01 哲学の始まり
02-02 万物の根源は何か
02-03 世界は絶えず変化している
02-04 あるものはあり、あらぬものはあらぬ
02-05 万物の根元は数である
02-06 ピタゴラス学派とエレア学派の思想の違い
02-07 存在しないことを証明する背理法
02-08 ピタゴラス学派のアキレス腱
02-09 √2やπは直線上のどこにあるか
02-10 ゼノンのパラドックス
02-11 ゼノンのパラドックス─二分割
02-12 ゼノンのパラドックス─アキレスと亀
02-13 ゼノンのパラドックス-矢
02-14 ゼノンのパラドックス-競技場
02-15 ゼノンは多を否定しようとした

第3章 光の正体を探る
─光の粒子説 vs 波動説─
03-01 光速は無限大と考えられていた
03-02 光速は無限大に待ったをかけたガリレオ
03-03 地図の作成が光速の測定のきっかけを作る
03-04 光速が有限であることを証明したレーマー
03-05 光行差から光速を求めたブラッドリー
03-06 地球上の測定可能な距離で光速測定が始まる
03-07 古代の人々にとっての光
03-08 虹の探究が光の正体の解明のきっかけに
03-09 粒子説 vs 波動説の始まり
03-10 物体の陰に回り込む光
03-11 薄い膜で色づく光
03-12 ものが二重に見える石
03-13 光の粒子説の勝利
03-14 光の波動説の復活

第4章 光の波はどのように空間を伝わるのか
─エーテルは存在するか─
04-01 波はどのように伝わるのか
04-02 光の波は何を媒質として伝わるのか
04-03 波が媒質を伝わる速さ
04-04 電気と磁石の研究が扉を開く
04-05 電気と磁気の関係の発見
04-06 電気モーターの発明
04-07 ソレノイドと電磁石の発見
04-08 電磁誘導の発見
04-09 電気や磁気の力はどのように伝わるのか
04-10 電気力線と磁力線
04-11 ガウスの法則
04-12 光と電磁気には関係があるのか
04-13 磁気と光の関係を調べる
04-14 マクスウェルと電磁気学
04-15 マクスウェルの方程式
04-16 電磁波が空間を伝わる仕組み
04-17 電磁波は何を媒質として伝わるのか
04-18 エーテルを突き止めるための思考実験
04-19 マイケルソン・モーリーの実験
04-20 基準となるものはエーテルではなかった

第5章 双子の年齢は変わらない?
─特殊相対性理論と双子のパラドックス─
05-01 ガリレオの相対性原理
05-02 ニュートンの絶対空間と絶対時間
05-03 ニュートンのバケツの思考実験とマッハの原理
05-04 絶対空間と絶対時間の手がかりとなったエーテル
05-05 物体が縮むという仮説
05-06 物体が収縮すると時間の進みも遅くなる
05-07 ポアンカレの相対性原理
05-08 アインシュタインの特殊相対性理論
05-09 光速度不変の原理
05-10 電車内のボ-ルの運動を電車の中と外から見た場合
05-11 電車内の光の伝播を電車の中と外から見た場合
05-12 光時計の思考実験で時間の遅れを考える
05-13 静止している光時計を動いている電車の中から見た場合
05-14 時間の遅れを計算してみよう
05-15 光速に近い速さで宇宙船がすれ違うと速さはどうなる
05-16 映画『猿の惑星』では何が起こったのか?
05-17 双子のパラドックス
05-18 特殊相対性理論から一般相対性理論へ

第6章 自然現象は確率で決まる?
─量子論シュレーディンガーの猫─
06-01 溶鉱炉で見つかった光の不思議な現象
06-02 プランクのエネルギー量子仮説
06-03 光電効果という不思議な現象
06-04 アインシュタインの光量子仮説
06-05 物質は原子からできている
06-06 原子の構造を探究する
06-07 水素の原子スペクトルとバルマー系列
06-08 ボーアの原子モデル
06-09 波の光が粒子なら粒子の電子も波だ
06-10 電子の波はどのような波か
06-11 電子雲は確率分布だった
06-12 電子の波は収縮して粒子の電子になる
06-13 確率解釈は正しいのか
06-14 電子は波の性質をもっていた
06-15 電子の波の正体は解明できないのか
06-16 ハイゼンベルグの不確定性原理
06-17 電子は1個だけで干渉する
06-18 ファインマンの二重スリットの思考実験
06-19 シュレーディンガーの猫
06-20 多世界解釈へ
06-21 科学と思考実験

▼はじめに

 本書は思考実験の入門書です。思考実験とは、科学の理論や法則にのっとり、仮定した条件から理論的に導かれるであろう現象を思考のみによって解き明かすことです。実験装置を使わずに、頭の中であれこれと考えをめぐらすことができる思考実験によって、多くの新しい科学の理論が体系づけられてきました。また、これから先も思考実験によって、新たな理論が生み出されることでしょう。

 思考実験の読み物は、文章と図で結論を導いていく過程がとても面白いのですが、その反面、内容が高度で難しく、敷居が高いというイメージを抱かれている人も少なくないかもしれません。筆者も若かりし頃に初めて思考実験の本を手にしたとき、同じように感じたことがあります。

 そこで、本書は科学の知識の入門書や科学史の読み物のようでありがなが
ら、思考実験の面白さを味わうことができるような、初心者向けの思考実験の入門書となるよう心がけて執筆しました。各章で取り上げるテーマは、身近な科学の読み物や教科書で確認ができるものを選びました。

 本書が読者の皆さんを思考実験の世界へ導く扉の役割を果たし、読書の皆さんが思考実験や各章で取り上げたテーマに興味を抱かれたならば、著者としてこれほど嬉しいことはありません。

 執筆開始後、東日本大震災があり、本の完成まで相当の時間を要してしまいました。技術評論社の編集部のみなさんに深くお礼を申し上げます。

2012年10月

▼ページサンプル

ページのイメージをクリックすると拡大表示されます。

第1章  猿はシェイクスピアになれるのか?
─無限の猿定理─

Chapter1sample

第2章 運動は不可能なのか?
─ゼノンのパラドックス─

Chapter2

第3章 光の正体を探る
─光の粒子説 vs 波動説─

Chapter3

第4章 光の波はどのように空間を伝わるのか
─エーテルは存在するか─

Chapter4

第5章 双子の年齢は変わらない?
─特殊相対性理論と双子のパラドックス─

Chapter5

第6章 自然現象は確率で決まる?
─量子論シュレーディンガーの猫─

Chapter6

【訂正】

読者の皆さんへ

本を購入して頂き、誠にありがとうございます。

本文にエラーが見つかっております。順次、下記に訂正を掲載いたします。

▼p15 第1章 図1-4のサイコロの表。赤枠の部分が1の目のサイコロが2つとなっていますが、1の目のサイコロと2の目のサイコロです。

Photo

▼p76 3行目 第3章 3-3 

誤)緯度を正確に

正)経度を正確に

▼p121 図4-8

誤)右下の磁石の図の矢印が逆向きでした。

Fig481

正)矢印の向きを次の通り変更

Fig482

▼p132 2行目 第4章 4-11 

誤)入ってくる電気力線と出ていく磁力線の数を差し引く

正)入ってくる電気力線と出ていく電気力線の数を差し引く

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2012年11月29日 (木)

半影月食 2012年11月28日

28日は月が地球の半影の中に入る半影月食でした。食の始まりが午後9時13分、食の最大が11時33分、食の終わりが午前1時53分でした。

半影月食は月の明るさが落ちますが、まわりに明るさの比較の対象となるものもないので、ほとんどわかりません。月食の仕組みについては、このサイトの半影月食 皆既月食 部分月食 月食の仕組み(1) をご覧ください。

Moon

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2012年11月21日 (水)

季刊 理科の探検 (RikaTan) 2012年 冬号(12~2月号) #rikatan

観る・知る・遊ぶ-理科の楽しさを実感!

新装季刊「理科の探検」第4号2012年冬号が明日11月26日に発売されます。月刊RikaTanと比べて、ページ数を約50%増しの144ページ充実した内容をお楽しみください。

冬号の特集は「地球からの贈り物 鉱物の魅力」、56ページのこれ1本です。鉱物の出来方から宝石まで、鉱物採集や鉱物を使った遊びなど楽しい記事が満載です。

100円ショップの時計は簡単に逆転させることができ、文字盤を変えれば逆さ時計を作ることが出来ます。なぜ?どのようにして?「超シンプル100円ショップの時計のモーター」をご覧ください。

出版社: 文 理; 季刊版 (2012/11/26)
ASIN: B00A0S9OZY
発売日: 2012/11/26

編集後記

 鉱物というと、中学校の理科で覚えた記憶がある人も多いはず。なんだか普段の生活とはかけ離れたところにあるように感じませんか?ところが、今月の特集のように実は身近なところに鉱物はいっぱいあります。子どもの頃には綺麗な石ころを見つけただけで嬉しくなったもの。今回の特集でそんな懐かしさを再び体験する事になりそうな予感でがします。北海道は積雪期に入りますから、春までその楽しみはお預けです。

 今年の夏はアルコールロケットのイベントを5回行いました。点火してアルコールを爆発燃焼させるためにはアルコールが蒸気になっている必要があり、気温の高い夏にイベントが集中します。長年やってきたのですが今年初めて、気温が高く、アルコールが蒸発しやすい屋外で不発が多く発生する経験をしました。アルコール蒸気濃度が高すぎたのです。
理論的には起こりえることが現実に起こった。まだまだ新しい発見があります。

 1669年、デンマークのバルトリンは論文「複屈折する氷州石の実験」で、氷州石の結晶ごしに物を見ると、像が二重
に見え、結晶を回転すると一方の像は結晶と一緒に動くが、一方の像は動かないことを報告した。氷州石はアイスラン
ド産の方解石で、この現象は複屈折と呼ばれる。フレネルは複屈折の研究で光が横波であることを突き止め、ファラ
デーは偏光と電磁気の研究で光は電磁波であると予言した。光学の歴史は鉱物様様である。

RikaTan 2012年冬号

目次

特集 地球からの贈り物 鉱物の魅力

  • 鉱物って何だろう? 田中 陵二
  • 水晶の見方・楽しみ方 田中 陵二
  • 鉱物採集記 二上山のガーネット、サファイア 留岡 昇
  • 誕生石12カ月 横山 光
  • お宝ザクザク!心ウキウキ! 鉱物の祭典「ミネラルショー」 吉田 晴彦
  • 身のまわりに鉱物がいっぱい-もっとも硬いダイヤモンドを中心にして- 左巻 健男
  • 鉱物はどのようにしてできるの? 高須 佳奈・高須 晃
  • 造岩鉱物超入門 ─カンラン石・輝石・角閃石・雲母・石英・長石─ 平賀 章三
  • 鉱物探し入門 門馬 綱一
  • 鉱物採集記 花こう岩ペグマタイト 北川 達彦
  • 鉱物採集記 甲武信鉱山 左巻 健男
  • 火山灰から鉱物を見つける 井上 貫之
  • 黄鉄鉱のペンダントづくり 留岡 昇
  • 火打石に挑戦 河原 孝
  • コハクやテレビ石の遊び方 横須賀 篤
  • 石と鉱物のワークショップ 網倉 聖子

連載

  • フロンティアショット 脳みそからキノコ?! 木原 久美子
  • また、はれときどきカメ 【第3回】 林本 ひろみ
  • ニッポン野生生物リサーチ戦隊【第三話】 里中 遊歩
  • 幼児向けの「造形かがく遊び」の教室から 融けたり固まったり ロウの「移し絵」  立花 愛子
  • 極めてデジフォト 第9回 天界巡航のたのしみ 池田 圭一
  • ちょい悪おやじの生物学 第三回 ホームセンターでで学ぶ 青野 裕幸
  • Science4you 天然樹脂のおはなし 桑嶋 幹
  • 散歩道で感じる 日本の四季  岩槻 秀明
  • ねぼすけさんとだぶさんの鉱物を探しに行こう! 田中 陵二
  • サイエンスカフェへようこそ さかさパンダ
  • 四季のねじ 冬のねじ 門田 和雄
  • はいまん彩 川端 一生
  • 数楽しよう!~エッシャーシンメトリーの世界~ 岡田 晃次
  • 黒ラブ教授のたまごかけごはん ヽ(´▽`)/ 黒ラブ教授
  • 話題の動物たち 第3回 今泉 忠明
  • リカ先生の10分サイエンス(54) 科学を伝えるという事 田崎 晴明/田崎 真理子
  • RikaTanプラネタリウム 木星に注目! 小野 夏子
  • 妄想似非科学 #3 佐藤 実
  • 科学だけでは解けません! 第三回 占いとの付き合い方(2) みわ よしこ
  • ブレッドボードで遊ぶ電気と電子回路 第3回 三本足の魔法使い トランジスタ 福武 剛
  • MISSION:SEMPOSSIBLE 「生活に役立つ微化石を撮影せよ!」 加藤 琢也
  • 数多あるもう一つの未来-SFが予言した世界- 第3回「闇の左手」 大西 光代

シリーズ連載

中学入試をたのしもう

  • 物理・化学  中学入試に出た「すっとびボール 蔵之上 義史
  • 生物・地学  植物の水をめぐる戦略 玉野 真路

やってみよう 実験・ものづくり

  • 振れば振るほど分かれていく!?ブラジルナッツ効果 石塚 正純
  • リモコンから出る赤外線を写してみよう 船田 智史
  • ペットボトルで雲を作ろう 山本 俊介
  • 嫌われ者の静電気を味方につけて人気者になろう 富田 香
  • プラスチックコップの静電気コンデンサー 横内 正
  • 室内ブーメラン 舩田 優
  • 雪の結晶と中谷ダイヤグラム 横内 正
  • ごみ袋で作ってよくあがる「ぐにゃぐにゃだこ」 田中 一樹
  • 光を使ってコマの回転速度を測ろう 大川 祐輔
  • 地衣類から結晶を取り出そう! 村山 一将

たのしい理科と自然の小話

  • コケではない苔 ― 地衣類 ― 村山 一将
  • コーヒーサイフォンのしくみ 山本 俊介
  • 超シンプル!百円ショップの時計のモーター 福武 剛
  • 2つの温暖化 丸山 文男

一生に一度は行きたい自然・科学スポット

  • 十和田湖 冬の上高地 横内 正
  • 白谷雲水峡 ~コケの育む森へ~ 日上 奈央子
  • 南方熊楠記念館 久米 宗男
  • ノーベル医学生理学賞にiPS細胞作製の山中伸弥氏  玉野 真路
  • RikaTan読書室 稲山 ますみ
  • RikaTan広場   井上 秀喜/松井 真由美
  • 編集長エッセイ 左巻 健男

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2012年11月 9日 (金)

ピンホール現象で笑い顔

早朝に起きたら、壁にこんな像ができていました。どっかで見たような漫画の笑い顔です。

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出かける前だったので、写真だけ撮影しました。十分に観察はできなかったのですが、これはベランダのカーテンが左右合わった切れ目部分の上部から差し込んだ光が作った太陽の像です。

切れ目がピンホールになって像ができたのだと思います。上の2つの円形は太陽の形です。下の三角は大きな切れ目から差し込んだ光でしょうが、角が丸くなっています。これはピンホール現象の影響でしょう。

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2012年11月 2日 (金)

360度パノラマカメラのF1走行動画

360度パノラマの表示というとGoogle Street Viewを思い出しますが、これを視点操作が可能な動画のシステムとして実現したのが次の影像です。

この 映像はノルウェーのMaking View社が開発したシステムで作成されたものです。カメラシステムをF1 のセバスチャン・ブエミ選手が運転するレッド・ブルのマシンに搭載し、F1カーがコースを走る様子を360度パノラマで撮影してあります。

すごいのは、動画上でマウスやキーを操作すると、視点がスムーズに切り替わることです。

実際にためしてみてください。なお、こういう動画をマウスやキーで操作すると、自動車を操縦しているような錯覚に陥りますが、操作できるのはステアリングではなくて、カメラです。

でも、視点が変わるので運転しているような感覚にもなります。

ただし、視点とハンドル操作は逆だということに気が付くでしょう(笑)

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2012年11月 1日 (木)

スペースシャトル エンデバーが道路を走行

日本では夜中に新幹線が道路を走行していたなんて目撃情報があります。自分も以前、愛知県に住んでいたときに、自動車で交差点で信号待ちをしていたところ、目の前を新幹線が通過していったことがあり、びっくりました。

アメリカではスペースシャトルが道路を走行した模様です。

Time-lapse: Space shuttle Endeavour's trek across L.A. [Official]

The space shuttle Endeavour made its last journey last weekend, traveling 12-miles on city streets from Los Angeles International Airport, through Inglewood, to the California Science Center in Exposition Park.

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