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物理化学 AI (20090525) M: 以下は宮本のコメント

05s2004:: 積分や行列を扱える現代人にとって, ``対'' になっていたり, シンメトリーのものは, 何かと分かりやすいように思えるのですが, 自然界の原理が関係しているのですか ? M: 人間が周囲を理解する方法に関係しているのではないでしょうか.
05s2083:: 日経サイエンス 6 月号の ``量子もつれ'' の記事を読みました. ``量子もつれ'' は不思議ですね. M: 不思議ですね. でも, たとえ奇妙に思えても, それが自然の姿です.
07s1006:: 宇宙は膨張する過程で, 空間の性質が変わる相転移を起こしますが, 空間が「相転移」するとは具体的にどういうことですか ? M: 比喩ではないでしょうか. 詳しくは宇宙論の本 (専門書)を読んではいかがでしょうか.
07s3020:: 原子核と空虚なミクロの世界の空間を隔てる境界は, どれぐらいはっきりしているのですか ? M: 意味不明です. 少なくとも意味のとれる文を書かないと, 他人と意志の疎通ができませんよ.
07s3032:: l=l₀=x₂-x₁ なのに, どうして x=(x₂-x₁)-(x₂-x₁)=0 にならないんですか ? M: 平衡位置での話と, 一般の位置における相対座標の話とが, 混乱しているようですね.
07s3048:: 蛇口から水を流し, そこにスプーンの凸側を近づけると吸い寄せられますが, あれはなぜなのでしょうか ? M: ベルヌーイと言ってみるテスト.
07s3049:: 最近新型のインフルエンザが流行しています. ウイルスの構造 (?) がどのように変化すると, 動物 (豚) 同士でしか感染しなかったウイルスが人にも感染するようになるのですか ? M: ウイルスが取り付く細胞表面の糖鎖とか, いろいろ研究されているようです. 調べてわかったら教えてくださいネ.
07s3051:: ここ数回 ? の授業で 2 原子分子の運動にニュートンの力学の法則やフックの法則を用いているが, 古典力学では不可能なので新理論, ミクロな量子化学が導入されたと聞くけれど, これではミクロな新物理化学でも, りっぱに古典力学, m d²x/dt²=F が適用しているのが, フックのいう, バネの力学的エネルギー E=1/2 kx² が立派に生きている. 妙な気持ちになった. この辺の解決は, どうなるのだろうか. M: 量子力学と古典力学は, 全く別のものではありませんヨ. 違う違うと強調しすぎです. 対応原理により, あるいは近時の極限として, 古典力学は量子力学に内包されています. 科学の理論の発展とは, そういうものです. 今回は, 離散的なエネルギー準位・零点エネルギー・存在確率の浸み出しなどは, 量子論で始めて導き出されます.
08s3001:: 光で起こる化学反応があるなら, 音で起こるものはあるんですか. M: あるかもしれませんね. ところで, 聞く耳や感じる心を持っていない分子にとって音とは何でしょうね ?
08s3002:: 同じ原子でも, 人間の指紋や DNA と同じく 1 つの原子しかもっていない「違い」ってありますか ? M: もしも違いがあったら, 同種粒子は区別できないとするフェルミ粒子・フェルミ統計は, どうなってしまうでしょうかね.
08s3003:: なぜ電気エネルギーは, そのままの状態で保存できないといわれているのでしょうか. M: そのように主張している人に聞いてください. ちなみに ``そのままの状態'' って, 何でしょうか ?
08s3004:: 人間の脳の容量には限界があると思いますか. また, あるとすればどの程度だと思いますか. M: 有限の質量を持っているものなので, 有限個の粒子からできている. 有限個の粒子のとりうる状態 (メモリに相当) も有限であり, 当然容量には限界があるでしょう.
08s3005:: 虹には円形のものもあるようですが, 他の形もあるのですか ? M: 虹のできる原理について考えると, 屈折の角度だけが主な要素であり, すなわちそれは視線まわりの円錐の頂角を決めると.
08s3006:: なぜ太陽は膨張しつづけるのでしょうか. また太陽が膨張すると, 太陽が持つエネルギーに大きな変化はあるのでしょうか. M: えっと, 膨張しつづけているのでしょうか ? 燃え尽きれば収縮するのではないでしょうか ?
08s3007:: 炭素は, ¹²C や ¹³C などがある. 一般に ¹²C が一般的で, ¹³C は珍しい存在であるように, 光にも, 珍しい光が存在するのか. M: ``珍しい'' ための要件は何でしょうね ? 見たこともない光とは, どんな光でしょうか ? ... (笑)
08s3008:: 以前, 納豆菌を利用することで, 砂漠でも植物を育てられるという研究が進められていることを知りました. 現在, 環境を複元する[ママ]ようなすばらしい研究は何かありますか ? M: どの状態に復元するのでしょうか ? それは人間の都合で選ばれていませんか ? もし復元したら, 現在その環境で生きている生物にとっては迷惑なのではないでしょうか.
08s3009:: 溶質を拡散させたとき除々に[ママ]色が変化するのではなく層となるものがあるのか ? M: 溶質分子に電荷を持たせ, 電場でその移動を制御するとか... 拡散じゃない ? 拡散させる培地の方を層構造にしておくとか.
08s3010:: 1.DNA 以外に自発的に材料の物質を集め, 増えていく物質はあるか, または作り出すことは可能か. // 2.空気に近い分子量で (室温, 常圧のもと) アンモニア並みに水に解け易い気体はあるか. ないとすれば, それは何故か. M: DNA は自発的に～～しないと思いますけど. 色んな酵素が働いているのでは ? // 水に溶けやすくあるためには分子が極性を持っていなければならず, 極性を持つ分子ならば分子間力が強くなり, 普通の環境では気体でいられない, かな.
08s3011:: 調和振動子モデルで環状の分子を考えることは可能なのか ? 可能ならどのような値になり, 二原子分子, 一原子の時と一致するのか ? M: 授業中に説明したテイラー展開を使う話は, 微分可能なすべてのポテンシャル関数に適応可能です. ``どのような値になり～'' 以降は, 質問の意味不明です.
08s3012:: 公式というのは実験により導かれているのですか ? もしそうだとしたら, F=1/2 mv² の F のように測定できないものが含まれる公式はどうやって導かれたのですか ? M: 有名な E=mc² は, 実験からではなく理論的に導かれたんだったのではなかったかな ?
08s3013:: 鏡が反射する波長の領域はどのくらいですか. M: もちろん鏡の材質に依るでしょう.
08s3014:: 水などの液体は水滴として存在する時なぜ四角や三角などの角ができず, 丸みを帯びた形になるのか. M: え～っ～. 表面張力を知らないのですか ?
08s3015:: v=0 の基底状態のエネルギーが E₀=1/2 hν≠0 ということは, 物理的にどういう意味を持つのですか. M: そのまんまですけど. 全エネルギー, すなわち運動エネルギーと位置エネルギーの合計が, ゼロではない. 最低エネルギー状態であっても静止していない.
08s3016:: 地球上で産出される元素のうち最も原子番号が大きい元素はウランですが, なぜウランより原子番号が大きい元素は地球上では産出されないのでしょうか. M: プルトニウムもでは ? 超ウラン元素は質量数が大きいので星の中で合成される可能性も低いし, 放射性なので太陽系・地球の歴史の中で崩壊して消え去ったのではないでしょうか. 合ってるかな ?
08s3017:: 原子力発電所が, メルトダウンした時, 我々ができることはなんですか ? M: 逃げるか見守る以外, 我々にできることはほとんど無いでしょう.
08s3018:: 炎色反応を示す金属で, アルカリ金属, アルカリ土類金属が多いのはなぜですか. M: (ns)¹ または (ns)² という比較的単純な電子構造のために, 比較的単純な発光スペクトルになるからではないでしょうか. (未確認です)
08s3019:: 人工的に光の波長を大幅に変えることはできるのでしょうか ? M: メスバウワースペクトルの測定装置とか, レーザーの高調波とか, 調べてみてはいかがでしょうか.
08s3020:: 原子にも重さがあるのに, なぜ酸素などは重力に引っ張られて下に落ちず空気中にそんざいできるのか. M: へ ? おちてますよ. 高度が上がると気圧が下がるでしょ.
08s3021:: 化学反応が起こるとき, それぞれの分子の波動関数はどのような過程で変化するのか. たとえば遷移状態でも波動関数は存在するのか. M: 波動関数の変化は, もちろん系に依存するでしょうね.
08s3022:: 温室効果は調和振動の影響をしているのか ? もししているのであれば計算によって将来の気温上昇の予想はできるか ? M: 質問が意味不明です.
08s3023:: もし月がなければ地球になにか影響はあるのか. M: お月見ができない, 人狼が変身できなくなる, 一年を十二カ月に分割できなくなる, etc. うわ～, たいへんだ !
08s3024:: よくドラマや映画などである, 過去に行ったり, 未来に行ったりということが, これからの科学の進歩で実現することはあると思いますか. M: クラークの第一法則を考える前に, 時間って何なのか, ``過去に行った'' ら物質やエネルギーはどうなるのか, 因果律はどうなるのか, 考えてみてはいかがでしょうか.
08s3026:: お風呂やシンクの表面は, どうして水をはじいたり, 汚れがおちやすかったりするのでしょうか ? M: 撥水・撥油性は, 固体表面(を構成している原子・分子)と水や油の分子との, 分子間相互作用の問題ですね.
08s3027:: s 軌道と p 軌道の重ね合わせにより sp³ 混成などの混成軌道が形成されるが, s 軌道, p 軌道以外の d 軌道や f 軌道が重なり合ってできる混成軌道も存在するのか. M: sp³ 混成のできる原理から考えて, 他の混成が生じない理由があるでしょうか ? または, 無機化学の教科書に何か出ていませんか ?
08s3028:: カリウムの炎色反応において, コバルトガラス越しに炎を見ると, ナトリウムの黄色をさえぎってくれるのでカリウムの紫色の炎が見えやすくなると聞いたのですが, 他の反応, 例えばバリウムの緑色の炎色反応を見えやすくするには, 何を使えばいいのでしょうか. M: 妨害因子を除去すれば, 綺麗に見えるという原理ですね.
08s3029:: 基礎化学実験のとき, 硝酸から煙っぽいものが出ていましたが酸性の強いものからはそういうものが出てくるのでしょうか ? M: 硝酸って, 揮発性でしたっけか ?
08s3030:: 電子に運動を妨げるような電圧を加えることによってその場に静止させることができ, また, 電子は他の何かに吸収されて消えることがないことから, 電子を実体を持たないような波動と結びつけることが難しく感じられます. 何故電子は波動的に振舞うんすか ? M: 電子は本当に静止して置いておくことができますか ? その場所に静止していると, どうやって確認しますか ?
08s3031:: ジュラシックパークという映画で化石の中の蚊から細胞などをとり, 恐竜を生み出したというストーリーがありますが, 実際に過去の生き物の化石などが見つかった場合, そのような研究は可能だと思いますか ? M: 研究は可能でしょうね. 実際に昔の生物を生み出すのは, かなり困難だと思いますけど.
08s3032:: 体に紫外線を低濃度長時間あてるのと高濃度短時間あてるのでは以後体におこる障害等は同じになるようですが, 原子分子の世界では低濃度では反応しないと前に習った気がします. 人体には原子分子では語れない何かがあるのでしょうか. M: 同じになるかどうかはさておき, 光電効果の所などで何を習ったのかと, 小一時間問い詰めたい気がします.
08s3033:: 二原子分子以外の原子や分子の赤外線スペクトルは調和振動子で説明できないんですか. M: 08s3011 参照. ところで原子の赤外線スペクトル (振動スペクトル) とは, 何でしょうか ? どの結合の伸縮振動 ? どの結合角の変角振動 ?
08s3034:: 鉄などの金属を高純度化すると, 性質が変わってしまいますが, これは, どの物質でも例外なく起こる現象なのでしょうか ? また, どの状態 (固体, 液体, 気体) でも起きるのでしょうか ? M: 前段の話は本当ですか ? 例えば凝固点 (融点) は, 含まれる不純物の濃度に応じて, 純物質の値から漸次変化しますけど ?
08s3035:: 紙にえんぴつで書いた文字は消しゴムで消えるが, 何かの化学反応がおこっているのだろうか. M: どのくらい本気の質問ですか ?
08s3036:: この前, 東北大学に遠征にいきましたが, 新型インフルエンザ対策としてアルコール消毒液がいたる所におかれていました. 地方とはいえ弘前大学でも何らかの対策をした方がいいと思いますが, どう思いますか ? M: 学長目安箱に投書してはいかがでしょうか. 生協ならカウンターの人に言うとか. こういうことは, 思いついた人しか言えませんから.
08s3037:: 携帯電話に使われている高価な金などを使わないものができたらもっと単価が安くなるのだろうか. M: もともと使用量はごく少量なので, 使用量を減らしても, 価格への影響はわずかでしょう.
08s3038:: 鉛筆で書いた字を消しゴムで消す時, 消しゴムはどのように黒鉛を集めているのか. M: 08s3035 参照. あるいは, 書かれた字に消しゴムを押し付けてみれば, どうなるでしょうかね.
08s3039:: 光の振動数はどのような方法でわかるのでしょうか ? M: 光速度と波長から...... (笑) 干渉縞とか回折パターンとかも利用できそうですね.
08s3040:: 電子はなぜ電荷をおびているのですか ? M: 不思議ですね. それがわれわれの宇宙の性質だとしか言えないような気がします.
08s3041:: 同じ元素の中でも中性子の数によって同位体に分けられ, その同位体にも安定同位体, 放射性同位体がありますが, この中性子の数というたった一つの違いが崩壊するかどうかという違いにどう結びついているのでしょうか. 例 ¹²C と ¹³C は中性子の数が 1 つ違うがどちらも安定同位体, ¹³C と ¹⁴C は中性子の数が 1 つ違っていて ¹⁴C が放射性同位体. M: 核物理とかで, 原子核の安定性について議論されていそうな気がします.
08s3042:: 1 番小さい粒子はなんですか ? M: 何でしょうね, 探してみてはいかがでしょうか.
08s3043:: 零点エネルギーは観測できますか ? M: どうやったら観測できるのか, 考えてみるのも面白いかもしれませんね. 観測できることと, そのエネルギーを取り出せることは, 近い関係にありそうですね.
08s3044:: 地球が磁気を帯びているのはなぜですか. M: 20090420 の 08s3040 参照.
08s3045:: ・若い人にしか聞こえない「モスキート音」のように, 特定の人にしか見えない波長の光はあると思いますか ? // ・世の中の全ての「波」という現象 (海の波から電磁波まで) は, sin・cos・tan で正確に記述できますか ? M: 色盲の逆のような話ですから, あるかもしれませんね. まあ動物や昆虫は, 人とは違う色覚を持つらしいですからね. // 波どころか, 任意の形の関数でさえも, 三角関数で正確に表現できます. フーリエ級数について調べてみてください.
08s3046:: 原子番号 112 Unb (ウンウンビウム) からの原子の名前は一体何に由来しているんですか ? それともまだはっきり名前が決定していないのですか ? M: 命名法を確認してください. 原子番号の数字に由来した仮の名前をつけると, はっきりと決まっています.
08s3048:: [白紙 ?] M: 提出物が要件を満足していません.

Ryo MIYAMOTO, 2009-06-02