#化学

[lampofhope]

タイ旅行記が続いたので、今日は違う話題を…

最近、窓とかガラスとかにひかれる

（窓は窓枠も含めて）

物が光を透き通して見せるってすごいですよねぇ

普段生活していると『当たり前』に通り過ぎてしまうガラスですが…すごくないですか？？←語彙力w

透明と言えば…小学校のとき体育の時間とかで校庭に座り、先生の話も聞かずにキラッと光る透明なアレを集めた人〜(^^)/

校庭の砂などは花崗岩質のものが多いらしく、多くは石英（水晶）、長石、黒雲母が含まれているとか

簡単に言えば、キラッと光るアレは水晶のカケラだったんですね♪

この辺、中1で習うらしいのですが…こんな楽しいことやりました？(￣▽￣;)

あまり覚えてません…

話を戻しますが、ガラス産業連合会さんのページによると、ガラスは液体と個体の間にあるような��質で、粒子が規則正しく並ばないまま固結しているアモルファスという状態のようです

やばいやばい、嫌いな化学の世界に引き込まれていく笑

学生の頃では考えらない自分がいる

この辺でやめておこう

是非ふと当たり前に見ているものを��求してみてはいかがですか〜？

[esoterics-posts]

[takahashicleaning]

ＴＥＤにて

ジニーン・べニュウス：自然界のデザインのストーリー

（詳しくご覧になりたい場合は上記リンクからどうぞ）

バイオミミクリーとは、スティーブジョブズも言っているように・・・ただの模倣ではなく、生物を観て構成要素を応用するテクノロジーのこと。

つまり、まだ誰も見たことのない自然界から受けるインスピレーションに基ずいた独創性のある模倣や表現を行うこと（人間の限界を遥かに超えていることが条件です）

バイオミミクリー分野での最近の動向に関する感動的な話です。

ジニーン・べニュウスは我々の作る製品やデザイン、システムに、自然界が既に及ぼしている影響について、心温まるいろいろな実例を挙げながら、説明します。

太陽光のエネルギー変換効率向上、水素燃料電池、極小のガラスのレンズが常温で製造できる可能性、グリーンケミストリー時間とともに、自然に帰って分解される素材など

これらの生物は、寿命が短いので、何万世代の後の子孫のことも本能で考慮して、環境に適用して生存していきます。

しかも、土台である自然や生態系を壊さないようにしつつ、その解答を探し出して、しかも、自らに有益な大気も生成します。

私たち、人間はどうでしょうか？ガラパゴス視察旅行の写真です。廃水を浄化する水処理技術者に同伴しました。

実は、数人の技術者は視察の趣旨に乗り気でなく、初めは 「我々は、もう既にバイオミミクリーを駆使して、細菌を使った水の浄化をしています」と言いました。

私達が答えたのは「それは、必ずしも自然からヒントを得るとは言わず、バイオ処理やバイオ支援技術の事ですね」廃水処理に微生物を利用するのは「順応」という非常に古い技術です。

バイオミミクリーは、生物を見て着想して応用すること（人間の限界を遥かに超えていることが条件です）

その時から、技術者の姿勢が変わりました。自然界について学ぶ姿勢から、自然界から学ぶ姿勢へ転換したのです。それは、重大な方向転換です。

彼らが気付いたのは、課題の答えが至る所に存在し、見方を変えるだけで答えが見えてくるということです。38億年の実地試験を経て1千万～3千万。または、それ以上の種がまく適応した解決策を持っていると思うのです。

特定の状況に対応した解決策というのは重要です。その状況とは、地球環境なのです。型どおりの真似ではなくて、意識的に生物の才能を模範とします。デザイン原理と自然界の才能から、何かを学び取るのです。

触れておきたいことは、ソフトウエアでは、既に、生物から多くを学んでいます。免疫システムのように、ウイルスの感染を予防したり、遺伝子制御や生物の発育を参考にしたり

神経回路のようなネットワーク、遺伝的アルゴリズムや進化的コンピューティング等。ソフトウエアは多くを学んでいます。

不思議なのはハードウエアは立ち遅れていることです

ここに来るときに乗った飛行機や車、座っている椅子、人間が造る世界をどうやって再設計しましょう？

さらに、重要なのは、今後、10年間。生物から何を学ぶべきかです。生物には、数々の優れた技術があります。

一つ目は生物はどうやって物作りするか？

二つ目は生物はどうやって物を最大限に活用するか？

３つ目は生物はどうやってシステムに物を織り込むか？

自然界は、個別に物を扱う訳ではありません。自然界のシステムから遊離している物はないのです。

太陽エネルギー変換、ナノテクノロジー、バイオシリコンは、半導体製造に欠かせません。

今、我々が陥った進化の節穴から抜け出すために、生物学は何を提供できるでしょうか?

生物学から12の提言があります。ざっと概説します。

一つ目は、私自身ワクワクする自己組織化です。

ナノテク分野では皆様が聞いていると思います。貝の話に戻ります。貝は自己組織化する物質です。左下には真珠母の写真があります。

海水から形成された無機質と高分子化合物の層構造で非常に硬いです。人工のハイテク・セラミックスよりも二倍硬いです。実に面白いのは窯で作られる陶磁と違って、真珠は海水生物の体の中と近くで作られます。

サンディア国立研究所のジェフ・ブリンカー博士が、自己組織化製造過程を開発しています、室温での陶磁の製造を想像してください。

つまり、結晶化と同じ原理を使って、物体を液体に浸して、液体から出すと蒸発によって、ジグソーパズルのように、液体中の分子がギッシリ固まります。

すべての硬質材料をこんな風に作れたらどうでしょうか？

太陽電池の構成要素を液状のまま屋根に吹きかけて、光を取り入れる層構造が、自己組織化することを想像してください。

IT界にとって面白いのがバイオシリコンです。

これがケイ酸塩で、できている珪藻です。

半導体製造に欠かせないシリコンは、製造工程で発癌物質を発生します。これは現在模倣している生物無機物の生成過程です。

カリフォルニア大学サンタバーバラ校の珪藻を見てください。アーンスト・ハンケル氏の研究成果です。

鋳型化プロセスで液体プロセスによって凝固して、室温でこのような構造ができることを、想像してください。

完全なレンズの製造を想像してください。左側はクモヒトデです。レンズが体一面を覆っています。

ルーセント・テクノロジー社の研究では、レンズの歪みが全くありませんでした、今や最も歪みのないレンズの一つとして知られています。体じゅうに沢山付いています。興味深いのは、これもまた自己組織化です。

ルーセント社のジョアナ・アイゼンバーグ博士は、低温でこのようなレンズ作り���開発中です。彼女は光ファイバーも研究しています。これは光ファイバーを持つ海綿動物です。海綿動物の基部に見えます。我々の光ファイバーより多く光を透過できます。しかも、結び目を作れるほど柔軟です。

または、「二酸化炭素の素材利用」です。これで、二酸化炭素を抑制できます。

次の壮大な構想は「二酸化炭素の素材利用」です。

コーネル大学のジェフ・コーツ博士の考えでは、植物にとって二酸化炭素は、最大の有害物質ではありません！！温室効果ガスのひとつでしかありません。

我々がそう思っているだけで、植物はひたすら、二酸化炭素から、でんぶんとブドウ糖を作り続けるのです。

彼が触媒を発見して二酸化炭素からポリカーボネートを、作る方法を開発しました。如何にも植物らしい、生分解性プラスチックができるのです。

作る方法を開発しました。如何にも植物らしい、生分解性プラスチックができるのです。

太陽エネルギー変換は、最も魅力的な構想です。

アリゾナ州立大学では紅色細菌を模倣して、エネルギー収集装置を研究しています。アリゾナ州立大学では紅色細菌を模倣して、エネルギー収集装置を研究しています。

興味深いのは、ヒドロゲナーゼという酵素が、陽子と電子から水素を作り、水素に触媒作用を、引き起こすことが最近分かりました。

燃料電池と可逆性燃料電池の正極に、起きているのと基本的に同じです。

人造の燃料電池はプラチナを使います。生物はごく普通にある鉄を使います。水素に触媒作用を起こすヒドロゲナーゼを最近模倣できるようになりました。

プラチナなしでできるというのは、燃料電池にとって大変朗報です。

「形の力」これは鯨です。

鯨のひれには、円形小突起があり、その小さいなこぶは、抵抗削減の効率を高めます。

例えば飛行機の翼では、効率が、32%向上します。

飛行機の翼の縁につけるだけで、かなりの化石燃料の節減になります。

「色素なしの色」孔雀は形で色を作り出します。光を通す層に跳ね返されて色がつくことを、薄膜干渉と言います。

表面層が色を作り出す自己組織化製品、を想像してください。

水だけで自浄するような表面を作ることを、想像してください。葉がお手本です。

拡大画像に注目してください。塵埃が付着している水のしずくです。これは蓮の葉の拡大写真です、ロータサンという商品を作っている会社があります。

ビルの外壁のペンキが乾くと自浄能力がある葉のこぶを模倣して、雨水がビルをきれいにします。

水が我々にとり大きな問題になります。

のどの乾きをいかに癒すか、水を引き込む二つの生物がいます。左側は霧から水を引き込むサカダチゴミムシダマシで、右側は空気から水を引き込むダンゴ虫です。真水は飲みません。

モントレーの霧やアトランタの蒸し暑い空気から、ビルに入る前に水を吸い取る技術は大変重要です。

分離技術がこれから脚光を浴びます。

鉱石の採掘が不要になると言ったらどうでしょう？

廃棄物の流れから金属を採取できたらいかがでしょう？

微生物は水の中から微量の金属を選り分けて、採取することができます。サンフランシスコにあるMR3という会社は、微生物の分子を模倣した濾過器を使い、廃水から金属採取を実現しています。

グリーン・ケミストリーは水の中の化学です。我々の化学は、有機溶剤の中の化学です。これは蜘蛛の糸いぼから糸が出る瞬間の写真です。

美しいでしょう。グリーン・ケミストリーは産業化学の代わりに、自然界のレシピを採用しています。

生物は周期表にある元素の一部しか使わないので簡単ではありません。我々は毒性の元素でも使ってしまいます。グリーン・ケミストリーの目的は、周期表のほんの一部を利用して、簡潔なレシピで蜘蛛の糸のように、奇跡的な物質を創造することです。

「時限つき分解」包装用資材が役割を果たして、もはや必要でなくなった時に分解し始めます。

これは近海にいるムール貝です、糸で石に張り付いています。丁度２年経つと、糸の分解が始まります。

「医療」とても良い話です。

向こうにいるのはクマムシです。世界中で、ワクチンを患者まで、届けられないことが問題になっています。

理由は、冷却をずっと維持できないからです。いわゆるコールド・チェーンが壊れます。

ブルス・ロスナー氏が調査した結果、クマムシは完全に乾いても何ヶ月間も生き続けられて、再生できることが分かりました。氏はワクチンを乾燥する方法を発見しました。

クマムシの細胞にあると同じような、糖カプセルにワクチンを包みます。それでワクチンを冷却保存する必要がなくなります。グローブ・ボックスに入れても大丈夫です。生物から学習するのです。

これは水についてのセッションですが、水がなくても生きられる生物から学べば、常温で保存可能なワクチンを製造できます。

12まで話す時間はありませんが、お伝えしたいもっとも大事なことは、生物は環境に適合したことに加え、凄いことを成し遂げる技を習得し

それにより自分自身と子孫を支えてくれる、この地球環境を保全していることです。

生物は、非常に大切なことを考えています。

今から１万世代先の子孫に、遺伝子を残そうとしています。

そのためにも子孫を支える地球環境を、破壊しない生き方を探っているのです。

デザインでは、それが一番大きな挑戦です。幸い、名案を提供してくれる天才生物が何百万もいます。生物との対話を頑張りましょう。

ありがとうございます。

折角ですから、12番目までざっと聞きましょう。

本当ですか？はい、超短縮版でお願いします。スライドは美しくて、アイデアは壮大ですから残りを聞かない訳にはいきません。

わかりました。マイク持ったまま続けます。今、医療について話しました「検出と反応」フィードバックは大きな課題です。

バッタです。1平方キロに8千万匹が密集しても、バッタは衝突しませんがバッタです。���達は毎年360万件の交通事故を起こしています。バッタにはとても大きな神経細胞があるとニューカスル大学の研究者が発見しました。

彼女はバッタの大きな神経細胞に基づいて衝突回避回路を作っている最中です。

11番目は、大変大きな意義があります。

それは肥沃度を増すことです。収穫するたびに土地がより豊沃になる農業です。

肥沃度が増せば、より多くの作物が取れます。地球の収容能力をもっと増して、より多くの命が繁茂する機会を作る必要があります。

他の生物は実行しているのです。

生態系全体がしているのです。

命が繁茂する機会を増しています。

農業は正反対のことをしてきました。

草原が土壌を作る仕組に基づいた農業、土着の有蹄動物が放牧地の健全性を増加させる仕組に基づいた牧畜、水を浄化するだけではなく、すばらしい生産性を生み出す沼地の仕組に基づいた廃水処理。

これらが簡単なデザインの概要です。

簡単そうに見えますが、自然界が38億年を掛けて作り上げたものです。

つまり、取り巻く環境を改良する、仕組を見出せなかった生物はもう存在していないのです。滅亡しています。

これが12番目の構想です。

生物の秘密の裏技、いわばマジック・トリックは、生物が生物の利益となる状況を自ら創出するということです。

土壌を作り、空気をきれいにし、水を浄化し、私達が生きるために必要な大気を作り出します。

しかも素敵なことを行いながら、そして他の様々なニーズを満たしながら。

ですから、これらは相互排他的ではありません。ゲーム理論のプラスサム状態です。

私達には義務があります。自らのニーズを満たしつつ、地球をエデンの園にするのです。

ジニーン、ありがとうございました。

こういう新産業でイノベーションが起きるとゲーム理論でいうところのプラスサムになるから既存の産業との

戦争に発展しないため共存関係を構築できるメリットがあります。デフレスパイラルも予防できる？人間の限界を超えてることが前提だけど

しかし、独占禁止法を軽視してるわけではありませんので、既存産業の戦争を避けるため新産業だけの限定で限界を超えてください！

（合成の誤謬について）

合成の誤謬とは、ミクロの視点では正しいことでも、それが、合成されたマクロ（集計量）の世界では、必ずしも意図しない結果が生じること。物理学では、相転移みたいな現象です。性質が変わってしまうということ。

ミクロのメカニズムが個人同士の経済における仕組みであるのに対して、マクロのメカニズムは、国家間や経済全体の循環における仕組みだからである。

例えば、家計の貯蓄などがよく登場するが悪い例えです。前提条件が、所得が一定の場合！！所得が一定じゃない増加する場合は？これは、論じていませんので参考になりません！！（法人が提供する製品やサービスの価格も一定の場合も前提条件です）

１９３０年代のアメリカ経済が金融危機2008と似たような状態に陥った時、ケインズは、「倹約のパラドックス」というケインズ経済学の法則を発見しています。

それは、ポール・Ａ・サミュエルソン(1915-2009)が、近代経済学の教科書「経済学」の冒頭で「個人を富裕にする貯金は、経済全体を貧困にする！（所得が一定の場合）」というわかりやすい言葉で表現しました。しかし、庶民の所得が増加し、貯蓄が投資、消費に回る場合には、「倹約のパラドックス」は生じません。

その後、この「倹約のパラドックス」は、アメリカの経済学者・ケネス・Ｊ・アロー(1921- )が「合成の誤謬」を数学的論理に基づいて「個人個人がそれぞれ合理的選択をしても、社会システム全体は合理的選択をするとは限らない」を検証してみせた。 要するに、部分最適ではなく、全体最適させていくということ。

つまり、新産業でイノベーションが起きるとゲーム理論でいうところのプラスサムになるから既存の産業との 戦争に発展しないため共存関係を構築できるメリットがあります。デフレスパイラルも予防できる？人間の限界を超えてることが前提だけど

しかし、独占禁止法を軽視してるわけではありませんので、既存産業の戦争を避けるため新産業だけの限定で限界を超えてください！ということに集約していきます。

なお、金融危機2008では、マイケル・メトカルフェも言うように、「特別資金引出権（SDR）」は、2008年に行われた緊急対策で、一国だけで行われたのではなく、驚くほど足並みの揃った協調の下に国際通貨基金（IMF）を構成する188ヶ国が各国通貨で総額2500億ドル相当を「特別資金引出権（SDR）」を用いて世界中の準備通貨を潤沢にする目的で増刷してます。

このアイデアの根本は、元FRB議長であったベンバーナンキの書籍「大恐慌論」です。この研究がなければ、誰一人として、変動相場制での当時の状況を改善し解決できなかったと言われています。

それ以前では、固定相場制でのマーシャルプランが有名です。

続いて、トリクルダウンと新自由主義

インターネットの情報爆発により隠れていた価値観も言葉となり爆発していくことになった。

しかし、法定通貨の方が、その価値、概念に対する通貨量拡大として価格で応じることができず、圧倒的に通貨量が足りない状況が生まれていたのが、2010年代の問題点のひとつでした。

リーマンショックの後に、新自由主義が誤りであることが、ピケティやサンデルによって指摘され、当時のFRBバーナンキ議長が、通貨供給量を大幅に増やした対策により、ベースマネーの金融、銀行間の相互不信を解消して収束した。

それでも、まだ足りないが、適正水準に収まったことで、さらに価値も増幅され、マネーストックの財政政策から再分配、事前分配を大規模に行い、さらなる通貨供給量が重要となっている現在の日本国内。

例えば

Googleがしようとしてた事は、���だ新産業として、基礎研究から発展できない機械学習の先端の成果をすべて持ち込んだ社会実験に近いこと。

シュンペーターの創造的破壊は、一定数の創造の基礎を蓄積後に、未来を高密度なアイデアで練り上げてから破壊をするのが本質です。

こうして、憎しみの連鎖や混乱を最小限にする。

アルビン・トフラーの言うように、法人と行政府とのスピードの違いが縮まらないのは、構造上の違いであって、それを補うためにプラスサムな連携するということが、必要になってくることを説いています。

三権分立が、規制のないGAFAMを非政府部門としてMMT（現代貨幣理論）からプラスサムに連携したらどこで均衡するのか？という社会実験も兼ねています。

このような前提で、あらゆるインターネット企業が、創業時、貢献するためコンセプトの中心であったものが、今では、悪性に変質して違う目的に成り下がっています。

再分配、事前分配の強化がスッポリ抜けてる欠点があり、ここに明かしたくないイノベーションの余地があります！！

2021年には、新自由主義のような弱肉強食では自然とトリクルダウンは生じないことは明らかになる。

確かに、トリクルダウンは発生しないが、法律で人工的に同じ効果は、貨幣の再分配、事前分配という形にできる可能性は高い。

再分配や事前分配をケムにまく「金持ちを貧乏にしても、貧乏人は金持ちにならない」「価値を生み出している人を罰するつもりがないのであれば税に差をつけないほうがいい」（サッチャー）

とあるが、新自由主義は誤りで、ピケティやサンデルによると違うみたいだ。

2024年のノーベル経済学賞でも指摘しているように・・・

国家システムが繁栄するかどうかは、幅広い政治参加や経済的な自由に根ざす「包括的な制度(ポジティブサム)」の有無にかかっているとデータでゲーム理論から実証した。

欧州諸国などによる植民地支配の時代のデータを幅広く分析し、支配層が一般住民から搾取する「収奪型社会(ゼロサム)」では経済成長は長く続かない（収穫遁減に陥る？）

一方、政治や経済面での自由や法の支配を確立した「再分配や事前分配を同時に行う包括型社会(ポジティブサム)」なら長期の成長を促すと理論的に解明した（乗数効果とは異なる経路の収穫遁増がテクノロジー分野とシナジーしていく？）

「再分配や事前分配を同時に行う包括型社会(ポジティブサム)」は、日本の高度経済成長時代のジャパンミラクルが、一度、先取りして体現しています。

２０２０年代からはもう一度、ジャパンミラクルが日本で起こせる環境に入っています。安倍総理が土台、管、岸田総理が再分配や事前分配の包括型社会(ポジティブサム)の土台を形成しつつあります。

日本の古代の歴史視点から見ると・・・

安土桃山から江戸幕府初期の農民出身徳川家康が国際貿易を促進しつつ再分配や事前分配の包括型社会(ポジティブサム)を形成してます。

その後、大航海時代の覇権争いを避けるため数代かけて「収奪型社会(ゼロサム)」になってしまい、綱吉の頃には基本的人権の概念も希薄になり選挙もないため

低収入者の農民から商人も収奪していきます。

江戸幕府末期まで数度改革をしましたが、ノーベル経済学賞の人達によると包括型社会(ポジティブサム)に転換しずらい

結局、薩摩と長州が徳川家康式の国際貿易のイノベーションを復活させるも(水戸藩の文献から)国民主権の憲法や選挙がないため

明治維新を起こすしかなく、第二次大戦で原爆が投下されるまで軍備拡大して資源が枯渇します。

国家システムの独裁から法人や個人の優越的地位の乱用にすり替わるため、財産権や特許権などを含めた低収入者の基本的人権を尊重することで独占禁止法の強化も必要になっていくことも同時に示しています。

（個人的なアイデア）

経済学者で、ケンブリッジ大学名誉教授のパーサ•ダスグプタが、イギリス政府に提出した報告書の中に登場。

経済学を学ぶと、登場する資本や労働などの生産要素の投入量と算出量の関係を示す生産関数があります。

こうした関数は、様々な前提条件に基づきますが、経済学者は、収穫逓減の法則と言うものをよく知っています。

このような人工的な生産関数とは、他に天然由来の生産関数。

つまり、自然から収穫できる生産関数を導き出し、地球全体の生産関数というエコシステムを数値化することでバランスをコントロールできるかもしれないというアイデア。

ここでは、自然資本と呼びます。

自然資本を加味すれば現在の経済成長ペースがどこまで持続可能かを分析することもできます。

人間は、国内総生産GDPを生み出すため、自然から資源を取り出して使い、不要になったものを廃棄物として自然に戻す。

もし、自然が自律回復できなくなるほど、資源が使われて、廃棄されれば、自然資本の蓄積は減少し、それに伴い貴重な生態系サービスの流れも減っていくことになります。

さらに、教授は、経済学者も経済成長には限界があることを認識すべきだと説いています。地球の限りある恵みを効率的に活用しても、それには上限があります。

したがって、持続可能な最高レベルの国内総生産GDPと言う臨界点の水準も存在するということが視野に入るようにもなります。これは、まだ現時点では誰にもわかりませんので解明が必要です。

なお、地球１個分は、ずいぶん昔に超えています。

＜おすすめサイト＞

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[nekochem]

ブログとYouTubeで大学の化学について、解説しています。

最終学歴は、大阪大学大学院高分子科学専攻博士前期課程修了。当時の専門は、高分子水溶液系についてのマイクロレオロジーです。

少しでも化学に興味のある方は、遊びに来てください！

[moko1590m]

ハサビス氏・ジャンパー氏が所属する「ディープマインド社」とは ディープマインド社は2010年、デミス・ハサビス氏が共同設立者として立ち上げ、2014年、アメリカのIT大手、グーグルの親会社、「アルファベット」の傘下となりました。 2015年にはAI＝人工知能を駆使した囲碁のコンピューターソフト、「AlphaGo」（アルファ・ゴ）を発表し、2016年、世界トップクラスの韓国人棋士との5番勝負の対局で、4勝1敗で勝利。AIの可能性を世界に示したことで大きな話題となりました。 同じ年に、ハサビス氏と同僚の研究者、ジョン・ジャンパー氏はAIでたんぱく質の立体構造を解明するため、「アルファフォールド」の開発に取り組み始めました。 そして、2018年には、2年に一度開催されるコンピューターでたんぱく質の立体構造を予測する技術を競う国際的なコンテストに挑み、開発の着手からわずか2年で優勝を成し遂げました。 また、その2年後に行われた同じコンテストには、より精度を上げた改良版の「アルファフォールド」で挑み、さらに高い精度で課題となる構造を突き止めて再び優勝を飾り、関係者の間で話題となりました。 2021年7月には、「アルファフォールド2」として一般に無料で公開され、多くの研究者が実際に使用し、その予測の精度に驚きの声が上がったほか、「アルファフォールド2」を用いた論文が世界中で発表されています。 ことしに入ってからはさらに精度や分析のスピードを上げ、これまで予測できなかった、たんぱく質と薬剤の複合体の構造も予測できる「アルファフォールド3」を発表し、注目を集めています。

ノーベル賞 2024 化学賞 AIでたんぱく質の立体構造予測に成功した研究者や新たんぱく質を設計した研究者ら | NHK | ノーベル賞2024

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[mreiyouscience]

　学ぶということは過去の偉人が築いた軌跡を辿ることを意味します。それは物理化学にも当てはまると思います。物理化学とは”物理”化学です。ですから、物理学的に分子の挙動を理解するための化学屋さんから見れば、基幹科目となります。それでは、物理化学理解のために不可欠な熱力学、量子力学、さらには、先に挙げた物理学をベースにした統計力学についてお話ししたいと思います。

　熱力学とは”熱”力学ですから、熱の移動（≒運動）についての物理学となります。また、学部生で習う熱力学は平衡熱力学ですから、主に平衡状態の始点（化学反応前）と平衡状態の終点（化学反応後）のみを扱います。あなたは、「非平衡熱力学を学べないなんてつまらないな・・・。」と感じているかもしれませんが、非平衡熱力学は現在ホットなトピックであり、学びたければ、大学院に進学するしかありません。悪しからず。

　さて、熱力学についてお話ししたいと思います。先程申し上げたように熱力学の目的は熱の移動（≒運動）を記述することですが、熱を直接計測することは困難を極めます。ですから、まずは、観測可能な物理量である圧力、体積、温度、エントロピーを計測します。これら観測可能なデータから実験的に（≠理論的に）熱力学第一法則（熱の運動方程式）を組み上げていきます。そして、この熱力学第一法則に以下の二つの条件を課すことで熱の移動を求めることができます。（一般的にサイエンスでは厳密性が求められるので、まずは厳しい条件を課したうえで簡単な理論を練り上げ、その後徐々に条件を減らしていき、理論を拡張していくのです。）

定積過程の熱の移動＝内部エネルギー

定圧過程の熱の移動＝エンタルピー

　＊エンタルピーとは高温かつ高い圧力を加えるのに必要な熱のことです。化学反応を引き起こすためには概して高温かつ高い圧力を加える必要があることから、定義されました。

これらによって化学反応が発熱反応なのか、もしくは、吸熱反応なのかを大雑把に判断できるようになります。そして、これらの物理量に基づいて化学反応が自発的に起こるか判断できるようになります。そのための物理量は以下のとおりです。

<理論面>

　化学反応は自発的に起こるか？

等温過程　ヘルムホルツの自由エネルギー

純物質における等温等圧過程　ギブスの自由エネルギー

　　束一的性質の理論的根拠（蒸気圧降下、沸点上昇、凝固点降下）

↓抽象化

混合物における等温等圧過程　化学ポテンシャル（各物質のギブスの自由エネルギーの寄与）

　浸透圧や化学反応の詳細な分析の理論的根拠

<実用面>

　どれだけエネルギーが取り出せるか？

等温過程　ヘルムホルツの自由エネルギー

　　取り出し可能な膨張仕事

等温等圧過程　ギブスの自由エネルギー

　取り出し可能な非膨張仕事（電池など）

<応用例>

取り出せる動力の技術的課題

ヘルムホルツの自由エネルギー（ガソリン車）

　⇩

ギブスの自由エネルギー（電気自動車）

内部エネルギー、エンタルピー、ヘルムホルツの自由エネルギー、ギブスの自由エネルギーは直接計測できません。しかしながら、実験的に（≠理論的に）観測可能な圧力、体積、温度、エントロピーから間接的に求めることができます。その手法をルシャンドル変換といいます。

　それでは、次に量子力学についてお話ししたいと思います。さて、量子力学とはどのような学問なのでしょうか？それは量子状態の遷移を記述する学問なのです。まず、量子力学勃興の背景を説明したいと思います。解析力学は一般化座標と一般化運動量を確定すれば、正準方程式によって運動を記述できることはご存知かと思います。しかし、量子状態の遷移（≒運動）においては不確定性原理によって一般化座標と一般化運動量を同時に確定できないことが明らかとなりました。従って、量子のモデル化のために新たな記述方法が模索されました。しかし、量子のモデル化は困難を極めました。なぜなら、我々の直感・常識を逸脱しているからです。では、なぜ我々の直感・常識を逸脱しているのでしょうか？それは生き残り戦略として生物は世界をありのままの姿ではなく、生存と種の保存に必要な情報として加工しているからなのです。このような世界のありのままの姿と我々の認知・直感との間に生じたジレンマを克服するためには、我々人間の認知・常識を括弧に入れる判断の停止（エポケー）が求められたのです。これによって、量子状態の確率振幅（＝波動関数）を中心とした記述の端緒を開くこととなったのです。

　まずは、物理学者は量子状態の確率振幅（確率振幅の二乗＝量子状態の確率）をベクトルで表し、ある量子状態の確率振幅（ベクトル）から別の量子状態の確率振幅（ベクトル）への遷移（≒運動）を行列によって記述しました。いわゆる、ブラ・ケット表記です。しかし、一つ一つの量子状態の遷移（≒運動）に対して一つ一つの行列が対応するため行列による記述（行列力学）をより抽象的に表現するすべが模索されました。そして、ハミルトンヤコビ方程式を基にシュレディンガー方程式が導かれ、後にファインマンによる経路積分（量子力学における最小作用の原理）によって理論的に裏付けられたのです。

　こうして、量子力学は化学、電気工学の発展に寄与しました。（ex.周期表の原理、ベンゼンなどの有機化学の構造、コンピューターに搭載されている半導体の原理）そして、現在量子コンピューターの発展が著しいのは言うまでもないでしょう。

　続いて、統計力学についてお話ししたいと思います。統計力学の目的は量子力学観点から熱力学を組み直すことです。この目的達成のために、様々な条件の下で各分子が取り得る量子状態の言わば”場合の数”（＝状態数、分配関数、大分配関数など）を求めます。（一般的にサイエンスでは厳密性が求められるので、まずは厳しい条件を課したうえで簡単な理論を練り上げ、その後徐々に条件を減らしていき、理論を拡張していくのです。）この”場合の数”（≒状態数、分配関数、大分配関数など）から熱力学的な物理量であるエントロピー、ヘルムホルツの自由エネルギー、ギブスの自由エネルギーなどを理論的に（≠実験的に）組み上げていきます。そうした地道な基礎研究の中で、ボルツマン分布が導出されました。

　以上が物理化学の概略です。では、ここで学習のロードマップについてお話ししたいと思います。基本的にはYouTubeチャンネルの「「とものラボ」の楽単チャンネル」を観ながら、本書をボロボロになるまで読み込みましょう。

実は、アトキンスの上下巻を読破せずとも、アトキンスの要論を完璧にマスターできれば、単位をとれるだけでなく、A以上の成績をとることも夢でないのです。ですから、学部生の間はいろいろとペンで書き込みながら、完璧に理解できるまで熟読しましょう。（間違っても、古本屋に売ることを視野に入れて、ピカピカの状態を保つなんてことは考えないようにしましょう。そういうことを考えている人は自分が何のために大学に進学したのかを再確認してください！）また、熟読後、章末問題を自分のペンを動かして解いてみましょう。わからないところは先生やチューター、勉強ができるクラスメイトに質問するか、友達どうしで集まって勉強会を開くとよいでしょう。

　冒頭で述べましたが、物理化学は”物理”化学です。今後ますます物理と接近することでしょう。ですから、研究職や技術職をあきらめて、営業職を目指すならいざ知らず、本気で技術職、または、研究職を目指すなら、学部生のうちにYouTubeやネットで調べて一通り学習することを強く推奨します。勉強頑張ってください。

追記～夢の実現方法（PDCAサイクルを実践する）～

１,Plan ；具体的に目標をイメージしてそれをノートに書きとめる。

↓

2,Do ；目標を達成するために努力する

↓

3,Check；現実と目標のギャップを受け入れて何を改善すればいいか考えてノートに書きとめる。

↓

4,Action；Checkでの反省を活かして努力する。

↓

1,Planに戻る。

～追記～

暇があったら「YouTube」で「Why tech needs the humanities　| Eric Berridge」と検索されたい。（日本語字幕あり、11分）文科系に対する差別・偏見がなくなることを祈りたいです。

～追記２～

　本書を読破する��とを夢見る学生の中には研究者としての道や会社でエンジニアとして研究開発に没頭する日々に憧れているはずです。そういった方のために研究開発を行う上でのちょっとしたコツを示したいと思います。

～クリエイティブになるためのコツ～

「YouTube」で「デビッド・ケリー 「自分のクリエイティビティに自信を持つ方法」」と検索する。

　↓

「YouTube」で「The surprising habits of original thinkers | Adam Grant」と検索する。

↓

「アダム グラント」の「ORIGINALS 誰もが「人と違うこと」ができる時代」を読む。

↓

「NHK」の「デデデデザインて何？！」を一年間見る。（YouTubeにも動画あり。）

↓

雑誌「日経デザイン」をたまに読む。

↓

有名デザイナー（「ジャスパー・モリソン」や「深沢直人」、「佐藤オオキ」などのホームページを調べる。またはグーグルの画像検索で検索してみる。）

↓

「アリス・ローソーン」の「HELLO WORLD 「デザイン」が私たちに必要な理由」を読む。

↓

「佐宗 邦威」の「ひとりの妄想で未来は変わる　VISION DRIVEN INNOVATION」を読む。

↓

「野中 郁次郎」の「直観の経営 「共感の哲学」で読み解く動態経営論」を読む。

クリエイティビティと経営学に関連性があることを理解する。

↓

「エイミー・C・エド��ンドソン」の「恐れのない組織――「心理的安全性」が学習・イノベーション・成長をもたらす」を読む。

↓

「ピーター M センゲ」の「学習する組織――システム思考で未来を創造する」を読む。

↓

「Jeff Patton」の「ユーザーストーリーマッピング」を読む。

↓

「James Kalbach」の「マッピングエクスペリエンス ―カスタマージャーニー、サービスブループリント、その他ダイアグラムから価値を創る」を読む。

追記～研究のコツ～

近藤 克則 (著)　研究の育て方: ゴールとプロセスの「見える化」

[games-info-2022]

森の守り手たぬっこ: 科学と自然の魔法

Tanukko, the Guardian of the Forest: Science and the Magic of Nature

化学に魅了された狸のたぬっこと友達が、新薬の発見から生じる森の危機を乗り越え、科学と自然の調和を目指す物語。

[peachuuuux]

choose your fighter ‼️ ‼️

reblogs are appreciated here 💥💥

[esoterics-posts]

[takahashicleaning]

ＴＥＤにて

サラ・バーグブライター：米粒のサイズのロボットを作る理由

（詳しくご覧になりたい場合は上記リンクからどうぞ）

アリのような昆虫の動きや身体を研究することで、サラ・バーグブライターと彼女の率いるチームは、大変に堅固でこの上なく小さい機械の虫を作り上げ・・・それにロケットを付けました。

マイクロロボティクスにおける驚くべき発展を目にし、このとても小さなお助けロボットが将来利用されるかもしれない３つの方法について、耳を傾けてみましょう。

このようなアリを作る真の困難とは何でしょう？

まず、はじめに、アリの能力をどうやって同じサイズのロボットに搭載すればいいのでしょう？

これほど小さいものをどうやって動かすかを、まず、考えなければなりません。

脚や効率のよいモーターなどで運動を支える必要がありますし、センサーや動力源や制御装置で半自動制御のアリのロボットを動くようにしなければなりません。

最後に、これらを機能的にするためには、たくさん集まって、より大きな作業をできるようにしなければなりません。

私の研究室が成し遂げた大きな貢献のひとつは、固い物質とやわらかい物質をとても小さいメカニズムに混在させるということです。

ジャンプのメカニズムは、幅４ミリほどでとても小さいです。固い物質は、シリコンで、やわらかい物質は、シリコンラバーです。

基本的な考えとしては、これを収縮させて、ばねにエネルギーを貯め、解放してジャンプするというものです。ですから、モーターも動力源も搭載されていません。

これを動かすのに必要な方法論は、私の研究室で「大学院生とピンセット」と呼んでいるものです。次のビデオでは、これが非常によく跳躍する様子が見られます。

こちらは、ピンセットを持った大学院生のアーロンですが、ここでは、大きさ４mmのメカニズムが、高さ40cmもジャンプしているのがわかります。

これは、大きさの100倍にも及ぶ高さです。壊れることなく、テーブルにバウンドしています。これは非常に堅固です。もちろん、とても小さいので、失くさないよう気を付けなければいけません。

ですが、最終的に、これにもモーターを搭載したいので、研究室の学生たちは、小さい自動制御ロボットに搭載する１mm単位のモーターに取り組んでいます。

しかし、可動性を考慮して、このサイズのものを始動させるためにちょっとずるいですが、磁石を使っています。

これは、マイクロロボットの脚になるものです。接続部が、シリコンラバーで外の磁場によって動かされている埋め込まれた磁石が見えると思います。

障害物を越えることのできる3Dプリンターで作ったものもあります。

最終的には、すべてを搭載したいと思っています。センサーや動力源、制御装置や作動装置もすべて搭載したいのですが、すべてが生き物に由来している必要はありません。

このロボットは、タブレット菓子くらいの大きさです。この場合、動き回るための磁石や筋肉の代わりにロケットを使います。

これは、マイクロ加工されたエネルギー物質で数ピクセル分作って、このロボットのおなかにつけることができます。そうすると光が強くなるのを感じてジャンプするのです。

次のビデオは、私のお気に入りです。300mgのロボットが、８cmほどジャンプしているのがわかります。大きさは、たったの4mm x 4mm x 7mmです。最初に、エネルギーが放出されたときに大きな光が出て、ロボットが空中を浮遊しているのが、わかりますね。

大きな光が出てロボットが空中をジャンプしています。このロボットには、ロープもワイヤーもついていません。すべてが搭載され、学生がそばにあるデスクランプをつけたことに反応してジャンプしたのです。

ですから、走ったり、這い回ったり、ジャンプしたり、転げまわるこのサイズのロボットで、すごいことができることが想像できるでしょう。

地震のような自然災害のあとで出る瓦礫を考えてみてください。こうした小さなロボットが、瓦礫の周りを走り回って生存者を探せたらどうでしょう。

あるいは、小さなロボットがたくさん橋の周りを走り回って、安全性を確認するのはどうでしょう。ミネアポリス近郊で2007年に起こったようなことは起こらないでしょう。

あなたの血管を泳ぎまわれるようなロボットがあったらどうか？想像してみてください。アイザック・アシモフの「ミクロの決死圏」みたいでしょ？開腹しないでロボットが手術できたらどうでしょうか？

シロアリのように動き回る小さなロボットがあれば、建設方法を大きく変化させられるかもしれません。シロアリは、アフリカやオーストラリアで、他のシロアリと一緒に住むためのとても換気のいい高さ８mもの山を作るのです。

小さなロボットでできることの可能性をいくつかお見せしました。いくらか進歩したとはいえ、まだまだ道は長いですが、あなた方の中にこの道に貢献できる人がいることを願います。

ナノテクノロジーは、物質をナノメートル (nm)の領域すなわち原子や分子のスケールで、自在にコントロールする技術のことである。

この技術によって、原子や分子の一個一個を単独でつまみ上げ、移動し、築き上げることも可能になっています。

現在は、新素材やコンピューターのCPUの製造過程で現実に応用されています。電子回路のトランジスタは、だいたい数十nm程度の大きさで、カーボンナノチューブなども同様です。

物質を数ナノメートルの大きさにすると、量子効果と呼ばれる特殊な現象が発現する。シュレーディンガー方程式も有名です。

シュレーディンガー方程式とは、1926年にオーストリアの物理学者エルヴィン・シュレーディンガーが量子力学の理論の整合性をとるために波動力学という体系を提唱した際の基礎方程式として提案された。

当時は、波動性と粒子性の問題が持ち上がっていて、実験事実を丁寧に方程式の形式にまとめあげた物理学の巨人のひとりです。

なので、一般式なシュレーディンガー方程式は、ディラック方程式から場の量子論まで量子力学全般で使う事ができます。基礎方程式といわれるゆえんです。

アインシュタインの光電効果仮説（1905年）。アインシュタイン・ドブロイの関係式や量子からマクロ世界のニュートン力学に拡張する過程で、古典力学での方程式は量子力学から導出されるとも言われる（プランク定数をゼロに近似したとき）

ボーアの量子条件やハイゼンベルクの不確定性原理でも整合性がとれています。

続いて

量子力学的なファンデルワールス力の仕組みについて

ニュートンレベルの大きさ的には、電気的に中性で、双極子モーメントが、ほとんど生じない無極性な分子であっても

分子内の電子分布は、量子ゆらぎによって常に電子がめまぐるしく動いているので

ある瞬間には、自発的にプラスやマイナスが、片側一極に収束してしまう状態。

これを、ロンドン分散力とも呼ぶ。

細胞分裂にも似ている不思議な現象。

瞬間双極子-誘起双極子相互作用とも呼ばれる。

本質的には、瞬間的なクーロン力。

こういう新産業でイノベーションが起きるとゲーム理論でいうところのプラスサムになるから既存の産業との

戦争に発展しないため共存関係を構築できるメリットがあります。デフレスパイラルも予防できる？人間の限界を超えてることが前提だけど

しかし、独占禁止法を軽視してるわけではありませんので、既存産業の戦争を避けるため新産業だけの限定で限界を超えてください！

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レイ･カーツワイル：加速していくテクノロジーのパワー

ジム・アルカリリ：量子生物学は生命の最大の謎を解明するか？

メリアン・バンジェス：込み入ったデザインの美しさ

2012年のノーベル物理学賞（量子コンピューター）について

ジョアン・クチェラ・モーリン：アロ スフィアへの遥かな旅路

ジョージ・トゥレヴスキ: ナノテクノロジーの次の一歩

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[noticiasarquelogicasjaponesas]

Sean bienvenidos japonistasarqueológicos, a una nueva entrega de cultura e historia y arqueología, del país del sol naciente y para continuar hablando de estos monumentos, tan misteriosos y a la vez tan fascinantes, en suelo nipón. Una vez dicho esto, pónganse cómodos que empezamos, que el saber es poder y sabiduría.

Dicha tumba Ryusayama(たつさやまこふん), está localizada en la ciudad de Saki, en la prefectura de Osaka,en la región de Kansai y en dicha ciudad se encuentra también el túmulo funerario Daisen Kofun del siglo III d.c. Del que hablamos en este blog, a sus alrededores hay 19 kofun o túmulos funerarios del cual ya hablamos sobre まごだゆうやまこふん ( Magoda Yuyamakofun ) que data del siglo V d.c

El túmulo funerario tiene unas dimensiones de: 61 metros de largo, 43 metros de diámetro, en lo que respecta, a su parte trasera y 26 metros de ancho en la parte delantera. Dichos estudios, han extraído, tejados de piedra y figuras cilíndricas de arcilla haniwa, y parece ser que, estuvo rodeado por un foso de 10 metros de ancho, se desconocen los detalles de las instalaciones funerarias. - Espero que os haya gustado y nos vemos en próximas publicaciones. Que paséis una buena semana.

日本の考古学者の皆様、日の出ずる国、日本の文化、歴史、そして考古学に関する新たなシリーズへようこそ。日本に残る、神秘的でありながらも魅力的な遺跡について引き続き取り上げていきます。さて、リラックスして始めてください。知識は力であり、知恵ですから。

龍狭山古墳は、関西地方の大阪府咲市にあります。この市には、西暦3世紀に築造された大仙古墳もあります。このブログでご紹介した大仙古墳は、19基の古墳に囲まれています。西暦5世紀に築造されたまごだゆうやまこふんについては、既にご紹介しました。

この古墳は、全長61メートル、後部の直径43メートル、前方部の幅26メートルです。これらの調査により、石造屋根と円筒形の埴輪が発見され、周囲には幅10メートルの溝が巡らされていたようです。埋葬施設の詳細は不明です。

楽しんでいただけたでしょうか。また次回の投稿でお会いしましょう。良い一週間をお過ごしください。

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Welcome, Japanese archaeologists, to a new installment of culture, history, and archaeology from the Land of the Rising Sun. We continue to discuss these mysterious yet fascinating monuments on Japanese soil. With that said, make yourselves comfortable, as we begin; knowledge is power and wisdom.

The Ryusayama Tomb is located in the city of Saki, Osaka Prefecture, in the Kansai region. The city also houses the Daisen Kofun burial mound from the 3rd century AD. The one we talked about in this blog is surrounded by 19 kofun, or burial mounds. We've already discussed the まごだゆうやまこふん (Magoda Yuyamakofun), dating from the 5th century AD.

The burial mound measures 61 meters long, 43 meters in diameter at the rear, and 26 meters wide at the front. These studies have revealed stone roofs and cylindrical haniwa clay figures, and it appears to have been surrounded by a 10-meter-wide ditch. The details of the burial facilities are unknown.

I hope you enjoyed it, and I'll see you in future posts. Have a good week.

[mesozoicmarket]

A partial Cretaceous coelacanth jaw of an Axelrodichthys lavocati from the Kem Kem Group in Hassi Zguilma, Morocco. This species of mawsoniid coelacanthiform was formally, and may still be, assigned to the genus Mawsonia. These giant lobe-finned fish were likely a vital food source for the larger piscivorous predators in the deposit such as Spinosaurus, Sigilmassasaurus, and Elosuchus.