科学

2016年9月 3日 (土)

本を処分するときには、よく考えて後悔しないようにしたい。

先日、久しぶりに姉にあったら、専門書や学術書を持ってないかと尋ねられた。
もし、持っているなら寄付しろという。
本の売り上げをどこかに寄付するつもりらしい。

コンピュータ関連の専門書なら、いくらでもあるが、古くなったコンピュータの専門書は売れないので、古書店は引き取ってくれない。

実は、3年前までは、結構、値の張る書籍を持っていた。
例えば「アインシュタイン選集」など。
これは、学生の時に大枚をはたいて購入したもので、解説が充実していて、とても読みやすく感じたことを記憶している。

それを3年前の引越の際に、すべて処分しろといって捨てさせたのは引っ越しの手伝いに来ていた姉である。
その時に、値の張る本もそうでない本もみんなゴミになった。

「アインシュタイン選集」は今ならいくらぐらいになるのだろうと思い、アマゾンで調べてみた。
アインシュタイン選集 1 特殊相対性理論・量子論・ブラウン運動 ここに書かれている特殊相対論の論文は、高卒程度の微積分が理解できる人なら読みこなせると思う。

アインシュタイン選集 2 一般相対性理論および統一場理論 これは高校生には難しいと思う。

アインシュタイン選集 3 アインシュタインとその思想
アインシュタインの認識論的考察,世界観,平和論,人物評論などのほかに,伝記およびアインシュタイン論が追加されている。

姉の話で久しぶりに思いだし、改めて捨てたことを後悔している。

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2011年12月 9日 (金)

皆既月食

 明日、10日(土)の夜、皆既月食が起きるらしい。
天気が良ければ全国で観測することが可能だ。
夜の9時45分頃から南東の方向にある円い月がかけ始める。
11時5分から58分までは完全に皆既月食状態になる。
食が終わるのは翌午前1時18分頃。
今回は付きのかけ始めから終わりまで全部を観測できる好条件がそろう。
月は食の最中でも見えなくなることはない。
赤銅色に輝いて見える。
ただ、地球大気のチリによって見え方が変わる。
国立天文台はこの観測結果をホームページで募集している。

天気予報では明日の夜は曇りらしい。残念。

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2011年10月 4日 (火)

自分が銃で撃たれて死ぬのを目撃する映画

 自分が銃で撃たれて死ぬのを目撃するというのはどうだろうか。
普通はあり得ないことだ。

どこがあり得ないかというと未来の不幸な自分が時間を逆行して戻ってこないといけない。
しかも、死んでいく自分を抱いている女が子供の自分を見てほほえむのである。

死んでいく自分はその時には全てを理解しているようだ。

人がウィルスによって壊滅するという話は昔から物語としては良くある。たとえば小松左京氏の「復活の日」など。
しかし、この映画の不幸な主人公はその原因を見つけることには成功するが人類の滅亡を防ぐことはできない。しかも子どもの時に目撃したように撃たれて死ぬのである。

ウィルスによって人類が壊滅するのは無理だと思う。
人は遺伝的に純粋培養されているわけではないので、たくさんいる人の中にはウィルスに抵抗できる人がかなりの確率で存在する。
それにしても主人公が死ぬ話はいやだなぁ。

12モンキーズ 日本公開、1996年

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2011年9月24日 (土)

ニュートリノは光の座を奪えるか

 ニュートリノ(中性微子)の速度が光より10万分の2速いという観測結果が名古屋大学の実験チームから発表された。
これが事実なら相対性理論は一部修正されなければならないだろう。

ニュートリノという素粒子はその昔、β崩壊が起きたときの前後で、エネルギーの量が一致しなかったことのつじつま合わせに考えられたものだ。
この粒子は電気を持たない上に他の粒子とほとんど反応しないために観測にかかることがほとんどない。
存在が予言されてから確認されるまでにかなり時間がかかっている。
実のところ、ニュートリノのような観測が困難な素粒子で、光速を越えてるといわれてもにわかに信じることはできない。
だから、名古屋大学の実験チームは検証実験を世界中でしてほしいといっている。

さて、超新星爆発が起きると大量のニュートリノが放出される。1987年にマゼラン星雲(ヤマトが行ったイスカンダルがあったところだ)で、超新星爆発があり、そのとき放出されたニュートリノが地球で観測されている。
ニュートリノが光より、10万分の2速いのなら光は1年ほど遅れて観測されるはずだがほぼ同時だったらしい。
そのうち、頭のいい人が説明してくれるだろう。
近いうちに600光年離れたところにある、赤色超巨星のベテルギウスが超新星になるので、そのときには十分はっきりするだろう。カミオカンデでニュートリノが観測されてから光で観測されるまでの時間で、ニュートリノの速さがはっきりするかもしれない。

相対性理論では光が世界で一番速く他は遅いといっているわけではない。
アインシュタインが相対性理論の前提としたのは光は常に一定の速度で動くという観測結果である。
相対性理論では静止している物質にエネルギーを与えて、加速しても光速に到達することはないといっている。
ニュートリノは停止している状態から加速して超光速になったわけではないだろう。
たぶん、生まれつき超光速だったのだ。
光だって加速して、光速になるわけではない。
後は静止質量を持つとされるニュートリノが速度が違うどの観測者から見ても一定の速度を維持するのなら相対性理論は修正される必要があるだろう。
ただ、私としてはニュートリノが光の座を奪って主役になるのは無理ではないかという気がする。
もし、超光速粒子、タキオンの第一号にニュートリノがなるのならSFファンとして楽しみである。

相対性理論が間違っていると原爆や、原発が大きなエネルギーを放出することを説明できなくなるし、衛星に搭載されている時計が進むことの説明もできなくなる。
実験に使われた機械も相対性理論に基づいてつくられている。
もし、実験が示すとおりの結果だったとしても誰かが破綻しないような合理的な説明を思いつくだろう。
特殊相対性理論は高校生程度の数学の知識があれば理解できる。とはいうものの今時の高校生が習う数学がどんなものか知らないので確信は持てないが少なくとも私は高校生のときに当時の数学の知識で十分に理解できた。
新しい理論は今までの理論を包含した上で十分シンプルである必要がある。
相対性理論は間違っていると考えるのは自由だが役に立たなくなるわけではない。
相対性理論はニュートンの理論を修正したが今でも学校では教えられているし、大半の土木工事などの設計はニュートン力学を元に行われる。
発表されて以来あらゆる方法で何度も正しさが確認されてきた相対性理論を簡単に間違っているということはできない。
名古屋大学もそのようなことはいっていない。

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2011年8月18日 (木)

銀河の衝突

地球から4億5千万光年離れた宇宙空間で銀河同士が衝突している写真をNASAが発表した。

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その昔、宇宙は広いので、銀河同士の衝突など滅多に起きないといわれていたがそうでもないようだ。我々の天の川銀河も遠い未来にはアンドロメダと衝突するかもしれない。かなり先のことなので太陽の寿命が先に来て、地球は存在していないかもしれない。
天の川銀河とアンドロメダ星雲は同じ方向に引っ張られているらしいのだが誰が我々を呼んでいるのだろう。

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2011年3月25日 (金)

ウランとプルトニウムの半減期

 原子炉が毀損しているかもなんていっているが今更という気がする。
いくら水を入れてもたまらなかったんだから早くから穴が開いていたに決まっているじゃないか。というわけで書きたくはなかったのだがウランとプルトニウムの半減期を書いておこう。

ウラニウム235 7.038億年

ウラニウム238 44.68億年

プルトニウム238 87.7年

プルトニウム239 2.411万年

プルトニウム240 6563年

プルトニウム241 14.35年

半減期の説明は塩漬けの原発と放射性物質の半減期という記事に書いています。

ついでにこの記事にリンクを張っておこう。

今の放射線は本当に危険レベルか、ズバリ解説しよう

経済産業省の原子力安全・保安院(この名前は変えた方がいいと思う。安全は保証できないし、保安もできないのだから)は「ただちに健康に影響を及ぼすものではない」といつもいっているがこの言説を聞く度に不愉快になる。ただちにでなければいつだ。即時ではないがそのうちにねと聞こえる。放射性物質の放出がとめられない限り半減期を知っていても気休めにすぎない。もう一つ、プルトニウムは猛毒なのでこれが拡散したら人に大きな影響を及ぼす。プルトニウムは重金属で沸点が高いため気化しにくい。従って特に拡散しやすいものではない。いま、どこまで拡散しているかは測定してみないとわからないが「プルトニウム測定器」のような便利なものは存在しない。検査には一定の時間がかかる。関心のある人のために測定方法の資料へのリンクを書いておこう。環境資料中プルトニウム迅速分析法。pdfのデータです。

聞くところによるとラクトフェリンとビール成分には放射線防護効果があるらしい。とりあえず、ビールを飲むことにしよう。発泡酒や、第三のビールでは効果はないのだろうか。

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2011年3月22日 (火)

塩漬けの原発と放射性物質の半減期

 原子炉の建屋に大量の海水を注ぎこんでいるがいつまで続けられるのだろう。
海水は当たり前だがたくさんの塩を含んでいる。燃料棒の熱で水は蒸発するのだから原発が塩田と同じになる。
そのうちに原発が塩漬けになって燃料棒が冷却できなくなるのじゃないだろうか。そうならないうちに早く真水で冷却できるようになって欲しい。

さて手近にある理科年表からニュースでよく聞く放射性物質の半減期を書いておこう。
ヨウ素131 8.02070日
ヨウ素134 52.5分
セシウム134 2.062年
セシウム137 30.07年
ストロンチウム90 28.78年
コバルト58 70.82日
テルル132 3.204日

半減期は放射性原子核が崩壊して数が半分になるまでの時間である。この2倍の時間が経過しても放射性原子核がなくなるわけではない。常に半分になっていく、2倍の時間がたてば1/4、3倍の時間がたてば元の1/8というように半減していく。このために半減期とよばれる。一般的に半減期が短いほど核の崩壊が早いので放射線が強い。半減期が長い場合は放射線は弱いがいつまでも出続ける。

ベクレルは1秒間に崩壊する原子核の数です。

シーベルトや放射線の影響の話はこちら

ベータ線は原子核が崩壊するときに出る電子の流れです。

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2011年1月27日 (木)

132億光年離れた銀河。距離はどうやって測ったか。

 地球から132億光年離れたところにある銀河が見つかったらしい。
宇宙ができてから5億年ほどしかたっていない。
この銀河は中心核に我々の銀河と同様に巨大なブラックホールを持っているのだろうか。

さてこの遠方にある銀河との距離が132億光年であると決定された理由を簡単に説明しておこう。
天文学では対象となる天体までの距離を測定するのは今でももっとも難しい事柄であるとされている。
月までの距離なら三角測量で十分正確に計ることができる。
遠く離れた星では三角測量では正確な値が見積もれない。
この場合は星の明るさで距離を推定する。
地球の近隣にある星と比べてその星が暗いなら遠くにあると考えるのである。知っているとは思うが光の明るさは光源からの距離の自乗に反比例する。
また変光星というものがあって、あるタイプの変光星はその変光の周期と光度に一定の関係がある。
これを利用して天の川銀河から離れた銀河の距離を測定することが可能である。

今回発見された銀河との距離を測るためにドップラー効果とよばれる方法が使われている。
現在の天体観測では宇宙は加速度的に拡大しており、遠くの天体ほど速い速度で地球から遠ざかっている。
このために遠くの銀河がだす光はエネルギーを失い、地球に到達したときには本来の波長が伸びて、赤方偏移をしている。
光はエネルギーが大きいほど紫色に近い。
逆にエネルギーが低ければ赤に近くなる。
遠くの銀河に存在している元素は一定の規則的な光を放出する。
地球上に存在する同じ元素が放出する光の波長との違いを見れば遠くの天体の距離が推定できるわけである。

少し、記事を追加しておこう。
最近では宇宙論的な距離にある銀河の距離を測定するために、超新星1a型を利用しているようだ。

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2010年7月31日 (土)

浦島効果

 SFや理科系の話に興味のない人には申し訳ないが時々は理科系の話を書いてみたい。
SFを読んでいると時々出てくる浦島効果の話を少しだけ書いてみよう。

浦島効果というのは宇宙船に乗って探検に出かけた人が地球に戻ってみるとそこでは遙かに時間が過ぎ去っているというような現象のことである。
このときに利用されている宇宙船はほぼ例外なく亜光速で飛ぶことができる。
そうでなければ浦島効果は発現しない。
ちなみに普通の物質で作られた宇宙船は光速で飛ぶことはできない。

この現象を説明するといわれるのが特殊相対性理論である。
この理論は光速度一定と相対性原理を前提として組み立てられている。
光速度一定とは真空中を飛ぶ光はどのような速度で移動する観測者から見ても常に同じ速度に見えるということである。
ちなみに水の中では光の速度は遅くなる。

相対性原理とは等速直線運動をしている観測者にとっての物理法則は静止している人の物理法則と区別できない事を意味している。
これは止まっている人が真上に放りあげたものはそのまま自分のところに落ちてくるが等速で移動している電車の中で同じ事を行っても同じ結果になることを意味している。
電車は揺れるので、すぐに区別できるが真空中をとぶ宇宙船の中でやれば区別できないだろう。

ここまで書いて本題に入る。
SF映画や小説を読んでいるといつも宇宙旅行から帰って来た側が若くて、地球の側が時間が過ぎ去っている。
これは考えてみれば不思議なことである。
地球から強力な望遠鏡を使って宇宙船の乗組員を観測してみるとそこでは時間がゆっくり過ぎているのがわかる。
宇宙船は光速より遅い速度で飛んでいるので十分に観測可能である。
逆に宇宙船の乗組員から地球を観測してみると地球の時間がゆっくり進んでいるのが観測できる。
宇宙船の方から見ると光速に近い速度で遠ざかっているのは地球であるからこれは当然のことである。
そこで、地球と宇宙船とでは何が違うのか考えてみよう。

実は宇宙船が地球に帰るところが違う。
宇宙船は旅の途中で、速度を緩め反転して地球に帰る。
もし何もしなくても地球の方が自分の方に近づいてきてくれれば結果もだいぶ違うだろう。
特殊相対性理論に出てくる数学は高校生程度でも十分理解できるので、実際に高校生の頃に計算してみた。
積分を使って計算してみると減速と反転によって確かに宇宙船の側の時間の歩みが遅くなることがわかる。
というわけで、100光年離れた星の観測に向かった乗組員は地球に戻ったら浦島太郎になるのである。

資料も何も使わずにビールを飲みながら書いているので、ちがうところがあると思う人は質問をください。
特殊相対性理論の説明がおおざっぱなのは私に能力がないからです。
もし詳しい説明が必要だという人があったら我が家にはアインシュタインが書いた論文の日本語訳を湯川秀樹氏が監修した物がありますので調べて返答しますが大変なのでできれば勘弁してください。

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