分子環境学特論Ｉ 大学院環境科学院 開講科目 2007年度後期 毎週金曜日第1校時（08:45─10:15） 研究院C-104号室 大谷文章（おおたにぶんしょう） 001-0021 札幌市北区北21条西10丁目 創成科学研究棟03-311-2号室 北海道大学・触媒化学研究センター 011-706-9132（ダイヤルイン）・011-706-9133（ファクシミリ） [email protected]・http://www.hucc.hokudai.ac.jp/~k15391/ 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 1 講義日程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2007年10月2日 2007年10月19日 2007年10月26日 2007年11月2日 2007年11月9日 2007年11月16日 2007年11月30日 2007年12月7日 2007年12月14日 2007年12月21日（練習問題の提出＝問題と解答例・解説） 2008年1月11日 2008年1月18日 2008年2月1日 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 2 授業の目標と内容 ●授業の目標等： 『化学物質と環境』を軸にして、科学研究における「読み書き算盤（そろば ん）」を身につける ●授業の内容・計画等： 化学物質を取り扱う環境物質科学専攻の一員として、化学物質と環境に ついて科学の立場にたってきちんと考えてみよう、というのがこの講義の目 的である。そのためには、「読む」（マスメディアや学術論文などの情報を客 観的に読みとる技術）、「書く」（科学の立場にたった表現を行う技術）と、 「算盤」（科学あるいは化学の基礎にたって情報やデータを分析する技術） を身につける必要がある。本講義では、各回ごとに資料を使った演習を通 じてこの技術を習得し、科学研究についての理解を深めることを目的とす る。また、受講者の調査・発表をも含めたオープンな雰囲気のゼミ形式で行 い、状況の応じて臨機応変に対処する予定である。なお、2006年度の内 容はウェブ（http://www.hucc.hokudai.ac.jp/~k15391/j13.html ）に公 開されている。 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 3 おぼえておいてほしいこと ■ 知識はえられません： 化学のそのものは教えませんので，知 識（分子環境学）をえることを期待しないでください． ■ じぶんで考える： じぶんで考えるためのヒントをしめします ■ 柔軟な考えを： これまでの感想を見ると「考え方，ものの見 方が変わった」というものがほとんどです．変わる（変える）こ とに対しての柔軟性が必要です． 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 4 授業のすすめ方 ■ 各回数題出題されるクイズに答えることによって「化学と科学とはなにか」 を学ぶ．答えの内容は「何か書かれているかぎり」評価しないが，統計情報 として利用，公開されることがある．《毎回数題のクイズ/質問》 ■ 受講者は，「化学や環境科学を理解するのに役に立つクイズ」を作成・発 表して受講者どうしのディスカッションを行う． 《最後の1～2回》 ■ 各講義の最後に提出する「感想と意見」は（ニックネームつきで）公開とし， 次回に講評と討論を行う．受講者はニックネームを設定する．担当者に対 する最低1つの質問を含めること．次回に質問と答えのそれぞれについて 投票してランキング《毎回》 ■ 科学的な視点と方法の基礎を身につける ＝「研究者」になる 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 5 Ｑ： 前回の質問/回答に投票してください ■ 配布した「感想/質問と回答」をみて いいと思った質問 いいと思った回答 をそれぞれニックネームで投票してください．集計結果は次回 に発表します． 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 6 題材 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 燃料電池－報道と科学論文，解説：科学表現とは何か 電子レンジ－インターネット上の情報と科学 ダイオキシン－報道と科学 物質とはなにか/環境とはなにか/科学の視点 物質の同定－科学的な方法とはなにか エベレスト登頂－科学的な方法とはなにか ヨーロッパの地図－ノートのとり方 科学の三冠王－科学者はなにをめざすのか 電車の混雑－科学におけるオリジナリティと科学の考え方 ダイエットチラシ－データの捏造と粉飾：科学倫理 キラリティ－化学におけるかたちと対称性 光化学反応－環境と物質とエネルギー リサイクル－環境と物質とエネルギー 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 7 科学における三冠王と四冠王 ■Ｑ： 科学における三冠王とは ■ 科学における記録などに名前が残る 受賞：ノーベル賞 １９３２年ノーベル化学賞 １９３２年ノーベル化学賞 式や反応，法則名 ラングミュア式・ラングミュア＝ブロ ラングミュア式・ラングミュア＝ブロ ジェット膜 ・ルイス＝ラングミュア ジェット膜・ルイス＝ラングミュア の原子モデル の原子モデル --6 6 torr s（露出） langmuir = 1 × 10 langmuir = 1×10 torr s（露出） 単位名 （アメリカ化学会） Langmuir（アメリカ化学会） 学会・学術雑誌名 Langmuir Langmuirian Langmuirian 形容詞がある Irvin （1881-1957） IrvinLangmuir Langmuir（1881-1957） ■Ｑ： 科学における三冠王・四冠王は誰? 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 8 練習問題 Ｑ 氷は透明なものが多いですが，雪が白いのはなぜで しょう． 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 9 練習問題 Ｑ 氷は透明なものが多いですが，雪が白いのはなぜで しょう． Ａ 氷はアモルファスで，雪が結晶だから．結晶は，その方向によって屈折率 がちがうので散乱が大きいことと，ちいさな結晶がたくさんできて，「すき ま」が生じて散乱が大きいことが原因 Ｑ 氷と雪はどちらも固体の水なのに，氷がアモルファ ス，雪が結晶なのはなぜでしょう． Ｑ 氷をつかって「火をおこす」ことはできますか． Ｑ 氷から熱をとりだすことはできますか． 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 10 練習問題 Ｑ 人間の臓器はいろいろありますが，心臓癌というの は聞いたことがありません．なぜでしょう． 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 11 練習問題 Ｑ 人間の臓器はいろいろありますが，心臓癌というの は聞いたことがありません．なぜでしょう． Ａ 癌は細胞の増殖が制御がきかない状態になったものです． 心臓は細胞分裂しませんので，癌にならない．．．．．と思い ます．なんで心臓は新陳代謝しないのか，というのはわかり ませんが，その方が安全だから，ということかも知れません． 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 12 練習問題 Ｑ マンホールのふたが丸いのはなぜでしょう． 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 13 練習問題 Ｑ マンホールのふたが丸いのはなぜでしょう． Ａ 丸以外の形状でははずれて落ちてしまうから 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 14 練習問題 Ｑ マンホールのふたが丸いのはなぜでしょう． Ａ 丸以外の形状でははずれて落ちてしまうから． Ａ たいていのマンホールは，パイプ状である．パイプの 断面と同じ形状のふたをつけるのがふつう．丸いふ たにあわせてパイプを丸管にしているのではなく，丸 管がもっとも強度が高く加工しやすいのでふたも丸 くなった．．．落ちないというのは付随的な利点にす ぎない． 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 15 バスは続けてくるの法則 ■Ｑ： 『オバさんの逆襲』（小林洋子・2002年3月4日・毎日新 聞）を聴いて内容を100字以内に要約してください 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 16 バスは続けてくるの法則 ■Ｑ： 『オバさんの逆襲』（2002年3月4日・毎日新聞）を聴いて 内容を100字以内に要約してください ■Ｑ： 「バスは続けてくるの法則」を発見したのは誰ですか 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 17 寺田寅彦「電車の混雑について」 寺田寅彦の随筆「萬華鏡」の中の『電車の混雑に就て（ついて）』 に，「バスは続けてくるの法則」と本質的に同じアイデアが，より 科学的な議論とともに述べられている（バスではなく路面電車に ついての話） 科学研究のオリジナリティの問題 底本：「寺田寅彦随筆集 第二巻」小宮豊隆編， 岩波文庫，岩波書店 1947（昭和22）年9月10日第1刷発行 1964（昭和39）年1月16日第22刷改版発行 1997（平成9）年5月6日第70刷発行 http://www.aozora.gr.jp/cards/000042/files/2449_11267.html 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 18 寺田寅彦（1878-1935） ■ 研究上の業績としては、地球物理学関連のもの（潮汐の副振動の観測など）や、1913 年に「X線の結晶透過」についての発表（結晶解析分野としては非常に初期の研究の一 つ）を行っている。また、”金平糖の角の研究”や”ひび割れの研究”など、統計力学的な 「形の物理学」分野での先駆的な研究も行っている。 ■ 寅彦はいわゆる「理系」でありながら文学など文系の事象に造詣が深く、科学と文学を 調和させた随筆を多く残している。その中には大陸移動説を先取りするような作品もあ る。「天災は忘れた頃にやってくる」は寅彦の言葉といわれるが、著書中にその文言はな い。今日では、寅彦は自らの随筆を通じて文系と理系の融合を試みているという観点か らの再評価も高まっている。 ■ 漱石の元に集う弟子たちの中でも最古参に位置し、科学や西洋音楽など寅彦が得意と する分野では漱石が教えを請うこともあって、弟子ではなく対等の友人として扱われてい たと思われるフシもあり、それは門弟との面会日だった木曜日以外にも夏目邸を訪問し ていたことなどから推察できる。そうしたこともあって、内田百間らの随筆で敬意を持っ て扱われている。 ■ また『吾輩は猫である』の水島寒月や『三四郎』の野々宮宗八のモデルとも言われる。こ のことは漱石が寒月の扱いについて伺いをたてる手紙を書いていることや、帝大理学部 の描写やそこで行われている実験が寅彦の案内で見学した体験に基づいていることか らも裏付けられる。 ■ 後に友人の大河内正敏に請われて入所した理化学研究所や他の研究所などでは、寅 彦を慕って「門下生」となった人物が多く、その中には中谷宇吉郎（物理学者、随筆家） や坪井忠二（地球物理学者、随筆家）などがいる。 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 19 電車の混雑について（寺田寅彦） ■ 乗客が単位時間内に一つの停留所に集まって来る割合．．． だいたいにおいては．．．一定の平均値（たとえばｎ）．．．甲の 電車が平均よりａ分だけ早く出た後に来た乙電車がｂ分だけ おそく発車すると、乙電車は平均よりも n(a+b)人 だけ多くの 人．．． ■ 乗客が多ければ多いほどこれは長くなる．．．乗り込みに要す る時間は人数と共に増す．．．これは、言うまでもなくこの乙電 車が次の停留所に着すべき時間を遅らせる．．．その結果はさ らに循環的に、その次の停留所に着く時刻を遅らせる．．．こ の乙電車の混雑はだんだんに増すばかりである。 ■ 最も簡単な理想的の場合だと、停車回数に等しい羃数（べき すう）で収容人数が増加するわけである．．． （実験データもあり） 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 20 電車のおくれについての考察 ■ 簡単にするため，1本まえの電車は定時で運行するものとする． ■ 乗客が単位時間内に一つの停留所に集まって来る割合を n 人/分 とし，ある電車が平均よりａ 分だけおそく発車すると、平均より na 人 だけ乗り込む人数が増える． ■ ひとりあたりの乗り込みに要する時間を k 分/人 とすると，電車の 発車の遅れは， a + kna 分 （a が小さいとすれば，kna 分） となるので，つぎの停留所における発車の遅れは， kn(kna )＝ a (kn )2分 ■ したがって，m 番目の停留所における発車の遅れは， a (kn )m分 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 21 電車のおくれについての考察 ■ 簡単にするため，1本まえの電車は定時で運行するものとする． ■ 乗客が単位時間内に一つの停留所に集まって来る割合を n 人/分 とし，ある電車が平均よりａ 分だけおそく発車すると、平均より na 人 だけ乗り込む人数が増える． ■ ひとりあたりの乗り込みに要する時間を k 分/人 とすると，電車の 発車の遅れは， a + kna 分 （a が小さいとすれば，kna 分） となるので，つぎの停留所における発車の遅れは， kn(kna )＝ a (kn )2分 ■ したがって，m 番目の停留所における発車の遅れは， a (kn )m分 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 22 電車のおくれについての考察 ■ 簡単にするため，1本まえの電車は定時で運行するものとする． ■ 乗客が単位時間内に一つの停留所に集まって来る割合を n 人/分 とし，ある電車が平均よりａ 分だけおそく発車すると、平均より na 人 だけ乗り込む人数が増える． ■ ひとりあたりの乗り込みに要する時間を k 分/人 とすると，電車の 発車の遅れは， a + kna 分 （a が小さいとすれば，kna 分） となるので，つぎの停留所における発車の遅れは， kn(kna )＝ a (kn )2分 ■ したがって，m 番目の停留所における発車の遅れは， a (kn )m分 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 23 電車のおくれについての考察 ■ 簡単にするため，1本まえの電車は定時で運行するものとする． ■ 乗客が単位時間内に一つの停留所に集まって来る割合を n 人/分 とし，ある電車が平均よりａ 分だけおそく発車すると、平均より na 人 だけ乗り込む人数が増える． ■ ひとりあたりの乗り込みに要する時間を k 分/人 とすると，電車の 発車の遅れは， a + kna 分 （a が小さいとすれば，kna 分） となるので，つぎの停留所における発車の遅れは， kn(kna )＝ a (kn )2分 ■ したがって，m 番目の停留所における発車の遅れは， a (kn )m 分 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 24 電車のおくれについての考察 ■ 簡単にするため，1本まえの電車は定時で運行するものとする． ■ 乗客が単位時間内に一つの停留所に集まって来る割合を n 人/分 とし，ある電車が平均よりａ 分だけおそく発車すると、平均より na 人 だけ乗り込む人数が増える． ■ ひとりあたりの乗り込みに要する時間を k 分/人 とすると，電車の 発車の遅れは， a + kna 分 （a が小さいとすれば，kna 分） となるので，つぎの停留所における発車の遅れは， kn(kna )＝ a (kn )2分 ■ したがって，m 番目の停留所における発車の遅れは， a (kn )m 分 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 25 電車のおくれについての考察 ■ m 番目の停留所における発車の遅れは， a (kn )m 分 であるから，m 番目の停留所において発車した後の車内の乗客は 平均よりも， a (kn )m × n 人 多く，これは停留所数の べき乗 になっている． 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 26 質問．．． Ｑ Ｑ Ｑ あなたのニックネームは何ですか 質問は何ですか（すくなくとも1つ） 今回の講義の感想・意見 講義のウェブページ http://www.hucc.hokudai.ac.jp/~k15391/ 北大 大谷研 検索 連絡先 [email protected]/011-706-9132 2007/12/14─ 2007/12/14─分子環境学特論・第9 分子環境学特論・第9回 27
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