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2012年9月

2012年9月30日 (日)

世界につながる真っ白な壁の部屋

ベルギーのバンド・Willowのプロモーション映像です。

壁が真っ白の部屋での出来事にしか過ぎないのですが、この部屋が映像とカメラワークで世界につながります。

ドラえもんの道具に「室内旅行機」というのがありますが、まさにそれです。

Willow - Sweater (Official Video)

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2012年9月25日 (火)

東京駅のプロジェクションマッピング

9月22日と23日に東京駅を背景にプロジェクトマッピングが行われました。今回の企画は東京駅の丸の内駅舎の復元工事の完成を祝って行われたものです。大正時代の東京駅の姿が現代に蘇り、そして様々な楽しい映像が投影されました。ご覧あれ。

TOKYO STATION VISION 東京駅プロジェクションマッピング

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2012年9月23日 (日)

リチャード・ファインマン博士の二重スリットの思考実験の講義

とても良い時代です。1964年のリチャード・ファインマン博士の授業の映像をこうも簡単に見ることができるのですから。

Richard_feynman_nobel

量子論は1個の電子が波の性質をもつことを明らかにしました。光が波であることを証明したヤングの実験において、光の代わりに電子を1個ずつ二重スリットに通すと、電子は回折・干渉を起こし、波の性質を現しました。

この講義は、1個の電子が同時に2つのスリットを通ったのかどうかは確かめることはできないということを明らかにするための思考実験について説明したものです。

Richard Feynman on Electron 2 Slit Experiment, After noise reduction

 

 

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2012年9月21日 (金)

ラストフライト スペースシャトル・エンデバーが最後の空に飛び立つ 

最後の現役スペースシャトル「エンデバー号」が米国時間19日に、米航空宇宙局(NASA)のケネディ宇宙センターからジャンボジェット機に背負われて、カリフォルニア州のエドワーズ空軍基地まで空輸されました。

エンデバーは、この後、ロサンゼルスのカリフォルニア科学センターに展示される予定です。エンデバーの展示は10月30日から始まります。

Endeavour Lands in Houston for Stopover | NASA KSC SCA Space Science Center Shuttle Video

Endeavour's Houston Fly-Over Captured By NASA's T-38 Jet

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2012年9月20日 (木)

光速の測定実験は航海図の作成がきっかけだった

地図の作成が光速の測定のきっかけを作る

 1670年代にパリの天文台台長を務めていたイタリアの天文学者ジョバンニ・カッシーニは、木星の衛星や土星の衛星を観測し、天体観測で多大なる功績を残しました。

Giovanni_cassini

 この時代は、ヨーロッパ諸国が海外進出をした大航海時代が終盤に差し掛かった頃でした。多くの航路が発見され、盛んに貿易が行われるようになると、船の安全な航行が求められるようになりましたが、そのためには正確な地図が必要です。そして、船が自分の位置を知るためには、周囲に何もない洋上でも、南北を位置を表す緯度と東西の位置を表す経度を正確に求めなければなりません。

Photo

 南北の位置を表す緯度は、地平線もしくは水平線と太陽や北極星のなす角度から比較的簡単に求めることができました。

 一方、東西の位置を表す経度を求めるためには、基準の位置と自分が存在する位置の時差を知る必要があります。

 しかしながら、当時は正確な時計がなかったため、緯度を正確に求めることはできませんでした。そのため、いかにして正確に緯度を求めるかが、正確な地図を作るうえで、重要な鍵になっていました。

 2つの地点の時差がわかると経度を求めることができる原理を考えてみましょう。いま、船が出港地で太陽が南中する正午に時計を12:00に合わせて出航したとします。船がある地点に到達したとき、太陽が南中する正午に時計を見ると、時間は12:00からずれているはずです。

 この時間のずれから、出港地とその地点の時差を求めることができます。地球は24時間で1回転していますので、1時間あたりの経度は15度になります。ですから、出港地との時差がわかれば、出港地からの何度のところにいるのかがわかるので経度を求めることができます。

 現在、経度の基準となっているのはイギリスのグリニッジ天文台です。グリニッジ天文台で正午に12:00に合わせた時計を日本の兵庫県明石市で正午に見ると、時計は3:00を示します。つまり、時計が9時間が遅れていることがわかります。これは日本の時間がグリニッジ天文台の時間より9時間早いことを意味します。時差は+9時間ですから、明石市の緯度は15度×9時間ですから東経135度ということになります。

最初に経度を求める方法を提案したのはガリレオだった

 昔はヨーロッパの多くの国が自国の天文台を基準にした地図を作成しようと、経度を正確に決定する方法に懸賞金をかけていました。この懸賞金を目的に多くの天文学者が経度を求める方法を研究しました。

 イタリアのガリレオは1610年に自作の望遠鏡で木星の4つの衛星を発見していますが、これらの衛星の食(衛星が木星の裏側に隠れる現象)が規則的に起こることから、世界のどこからでも確認できる標準の時計として使えると考え、経度を決定する方法を提案しています。しかし、この方法で経度を求めるには詳細な観測データが必要でした。

  ガリレオの経度を求める方法は後にカッシーニによって実現されました。この詳細な観測データと天体歴から、基準となる地点との時間差を求めることができ、経度差を計算できるようになりました。

 しかし、この方法は衛星の観測に時間がかかるという欠点がありました。そのため、この方法は地上で経度を求める目的には使えましたが、洋上で船が経度を求める目的には使えませんでした。

 また、詳細な観測データが得られると、木星の衛星の食が始まる時間が季節によって異なることが判明しました。つまり、季節によって経度が変わってしまうことがわかったのです。ところが、カッシーニはその原因を突き止めることはできませんでした。

光速は有限であることを証明したレーマー

著名なカッシーニのもとにやってきたのが、デンマークの天文学者オーレ・レーマーです。

Ole

当時、光速は無限と考えられていましたが、レーマーは木星の食が始まる時間が季節によってずれることから、光速が有限であることを突き止めました(詳細)。彼は1676年にパリ科学アカデミーの機関誌に「光の運動の証拠」という論文を発表しています。

この論文で、彼は、季節によって木星の衛星の食が始まる時間がずれるのは、光速が有限であり、衛星から地球まで光がやってくる時間が季節によって変動するからだと結論づけました。

この現象はカッシーニも気がついていましたが、カッシーニは光速は無限大と考えていたため、時刻のずれの原因を突き止めることはできなかったのです。

カッシーニはレーマーの結論を認めませんでしたが、イギリスの物理学者アイザック・ニュートンやオランダの物理学者クリティアーン・ホイヘンスはレーマーの考えを支持しました。

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2012年9月16日 (日)

【問題】アレクサンドリアのディオファントスの人生

 紀元200年ぐらいにエジプトの都市アレクサンドリアにディオファントスという古代ギリシャの数学者が住んでいました。

 彼は「アリトメティカ(算術)」という全13巻にも及ぶ著書を残し、歴史上初めて記号を使った方程式を解いた数学者と考えられています。

 そのディオファントスの墓碑には次のように記されています。

ディオファントスの生涯は、その1/6が少年期、1/12が青年期であり、その後に生涯の1/7を独身として過ごしてから結婚した。結婚して5年で子供に恵まれたが、その子はディオファントスの障害の1/2で世を去った。そして、自分の子を失った4年後にディオファントスもこの世を去った。

 さて、ここで問題です。

この記述から、ディオファントスの生涯は何年だったでしょうか。何歳で死んだかということです。

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2012年9月13日 (木)

YouTube Space Lab 本日ISSから実験を生中継

YouTubeスペースラボは、国際宇宙ステーション(ISS)でやってみたい科学実験のアイディアを募集した世界コンテストで選ばれた実験を生中継するサイトです。たくさんの応募の中から6組が選ばれ、9月13日にコンテストで最優秀賞となった2組の実験が行われます。

最優秀賞に輝いた2組の実験は、

  • 「宇宙で育った超細菌は、地球における治療法になり得るか?」(アメリカのドロシー・チェンとサラ・マ)
  • 「宇宙は蜘蛛に 新しい芸を教えるか?」(エジプトのアム・モハメド)

実験機材は7月に打ち上げられた日本の「こうのとり3号機(HTV3)」でISSに運ばれました。

Spacelab

最優秀賞に選ばれた実験を見よう

9月13日、YouTube でライブ配信
優勝者による実験案を
400kmの上空から
世界が注目

宇宙からのライブ配信を観る! (ja)

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2012年9月 9日 (日)

リチャード・ファインマンの量子力学の講義

Richard Feynman on Quantum Mechanics Part 1 - Photons Corpuscles of Light

Richard Feynman on Quantum Mechanics - Part 2 - Reflection and Quantum Behaviour.

Richard Feynman on Quantum Mechanics - Part 3 - Electrons and their Interactions.

Richard Feynman on Quantum Mechanics - Part 4 - New Queries.

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2012年9月 7日 (金)

玉虫色とは何色? - 用語

玉虫色とは

 玉虫色とは、文字通り玉虫のような色のことです。タマムシはコウチュウ(甲虫目)タマムシ上科に属する昆虫の総称で、吉丁虫(キッチョウムシ)とも呼ばれることがあります。タマムシは次の映像のような色をした昆虫です。玉虫色とはタマムシの色に由来する言葉です。

タマムシ/構造色/jewel beetle/structural color

タマムシの玉虫色

玉虫色はどんな色?

 タマムシはこのような色をしていますと映像を見せられても、見る方向によって金属光沢のある緑から紫に変化して見え、虹のように色づいても見えるなど、一義的な色彩名を答えられない、なんとも言葉で説明しがたい色だと思います。

広辞苑では玉虫色は次のように説明されていますが、どれもタマムシの色に由来しています。

たまむし‐いろ【玉虫色】
  1. 玉虫の羽のように光線の具合で緑色や紫色に見えたりする染色または織色。世間胸算用(3)「―の羽織は」
  2. 襲(かさね)の色目。表は青、裏は紫。
  3. 見方によっていろいろに受け取られるような、あいまいな表現。「―の調停案」

玉虫色は構造色

 タマムシの体の表面は、薄い膜が何枚も積み重なった多層膜となっています。その多層膜に光が当たると、光は多層膜の中に入り、それぞれの膜で反射する光が干渉を起こします。その干渉した光の色がタマムシの色です。このような仕組みで生じる色を構造色といいます。仕組みは当ブログの「その色、どこから」の「シャボン玉や油膜の色はどこから」で説明しています。

アワビ貝の貝殻の内側が虹色に見えるのも同じ仕組みです。

アワビの貝殻の構造色

なお、構造色を観察するとき、偏光板を通して見ると、色が変化して面白いです。

玉虫色は美しい色

 上述の広辞苑の解説の1はまさにタマムシの色のような色ということです。

 2は襲の色目(かさねのいろめ)とは、女性の平安装束(へいあんしょうぞく)の十二単(じゅうにひとえ)などに使われる色の組み合わせのうち、特に表裏を重ねるもののことです。その中に表が青で、裏が紫という組み合わせがありますが、これを玉虫色と呼びます。なお、ここでの青は、どちらかというと緑色に近い色です。

 3は構造色が光の加減や見る方向によって異なるように見えることから、あいまいな態度などのことを玉虫色と表現します。

 ところで、3の意味で使われる玉虫色は政治などの局面で悪い意味で使われることから、玉虫色は灰色とか黄土色などと思っている人も少なくないようです。確かに、政治の玉虫色が構造色というのは綺麗すぎてなんだか納得いきません。コフキコガネのような色を想像してしまいます(^_^;)

玉虫色は英語では?

 タマムシは英語で「Buprestoidea」といいます。「jewel beetles」と呼ぶ場合もあるようです。これは虫の名前ですから、玉虫色の英語は別な単語になります。

 玉虫色の様子そのものを表す場合は「 iridescence」が良いでしょう。「虹色」「真珠光沢」という意味になります。「タマムシのような色」と訳しても良いと思います。玉虫色と訳すと、曖昧な玉虫色と混乱しそうです。

 あいまいな態度などを表す場合は「ambiguous」が良いでしょう。「2つ以上の意味がある」「あいまいな」「不明瞭な」という意味になります。また「equivocal」は「曖昧な」「両方の意味に取れる」という意味があります。

 「deliberate ambiguity」とすると「意図的に曖昧にする」という意味がありますが、これは答弁などで、しどろもどろになって玉虫色の発現になるのとはちょっと違うように思います。「Policy of deliberate ambiguity」とすると、国家的などの意図的に曖昧にする政策の意味になります。

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2012年9月 6日 (木)

度数を変更できる流体レンズ

 眼の水晶体は非常に優れたレンズです。水晶体の注目すべきところは、水晶体の厚さを調節することによって、焦点距離を変化させることができることでしょう。普通のレンズではそのようなことができないので、たとえば、カメラでは、レンズを前後に動かしてピントを合わせます。

 「なんとか水晶体のようにレンズ1枚で焦点距離を変更することができないか?」というアイデアで開発が進んでいるのが流体レンズです。

 ここで紹介するレンズは流体に電圧をかけて、焦点距離をリアルタイムに自由に変更することができるタイプのレンズです。屈折率の異なる2つの流体を使い、その厚さや形状を変えることによって、焦点距離を変えます。

 たとえば、オランダのPhilips Electronics社が開発したFluidFocusレンズは、次の図のように、短い円筒容器の中に、お互いに混じり合わない屈折率の異なる導電性流体と絶縁性流体が封入されています。

 

Photo

 

 ここに電圧をかけると流体の表面張力が変化し、流体の界面が短時間で下方向に凸型に変化します。この流体レンズは、まるで眼の水晶体のように1枚のレンズだけで焦点距離を変化させることができます 。

 このような流体レンズが実用化すれば、1枚のレンズで焦点距離が可変となるため、レンズ光学系全体の大きさを小さくすることができます。また、短時間でピントを合わせることができるようになります。

 前後に動かして焦点距離を調整するカメラのレンズと併用する形で、レンズにフィルターのように取り付けて、焦点距離の微調整に使うというのも面白いかもしれません。

 レンズはもともとガラスの表面を球面上に研磨した簡単な道具で、その基本原理も光の屈折にすぎませんが、新しい材料の開発や加工技術の発達などを背景に、どんどん進化しています。これから先も人類の英知がレンズに注がれていくことでしょう。

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2012年9月 4日 (火)

ホーキング、パラリンピックの開会式で語る

8月29日にロンドンで行われた第14回夏季パラリンピックの開会式に、スティーヴン・ホーキング博士が登場し、博士の合成音声が流されました。

Orbital - Where Is It Going? - Paralympics

ホーキング博士は次のように語っています。

欧州原子核研究機構(CERN)の大型ハドロン衝突型加速器(LHC)は、世界で、いや、おそらく宇宙で最も巨大で最も複雑な機械である。巨大な力で素粒子を互いに激突させることで、ビッグ・バンの状態を再現します。先般のヒッグス粒子と見られる発見は、人類の努力と国際機関による共同研究の勝利です。それは、世界に対するわれわれの理解を変え、ありとあらゆるものについての完全なる理論への洞察を提供する可能性を秘めています。

流れている曲は「オービタル」というイギリスのテクノユニットの演奏によるものです。

オービタルは電子軌道という意味があります。原子中の電子が決められた軌道上を回転運動しているというニールス・ボーアの原子モデルは量子力学の議論を本格的に進めるきっかとなりました。ホーキング博士にぴったりの名前です

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2012年9月 2日 (日)

チョークアート

カフェやレストランなどの飲食店の店先に黒板の看板がよくあります。最近では綺麗に描かれた黒板の看板を見かけるようになってきました。これをチョークアートというようです。

Photo

チョークアートはイギリス発祥のアートですが、アートという面が強くなったのはオーストラリアでのようです。チョークアートに使われる画材はチョークだけではないようです。マジックなどで描いても、チョークアートと呼びます。

豪州発祥のチョークアート展

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