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株式会社エヴォリューション

生命への問いかけ

2003年人間の全ゲノムが解析され、現在は「ポスト・ゲノム時代」と言われています。IP細胞やES細胞の研究の最前線もゲノム研究の手法を取り入れることによって、大きく進歩してきました。科学者の生命観も一つの共通の視点に修練しつつあるように思われます。
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「生命」について、一番最初にあるイメージを与えてくれたのは、量子力学の創設者の一人物理学者シュレディンガーの「生命とはなにか」(1944)という古典的名著でした。
宇宙はエントロピー増大に向かっている。しかし、生命はその流れに逆らって「負のエントロピー」を生み出している。そう彼は述べます。エントロピーの増大とはミルクとコーヒーが混ざり合ってミルクコーヒーになるようなことです。しかしミルクコーヒーが時間経過と共にミルクとコーヒーに別れることは決してありません。そのあり得ないことを起こしているのが生命だというのです。
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イリア・ブリゴジン/I.スタンジェール共著の「混沌からの秩序」(1984年)はシュレディンガーが提出した生命観をさらに具体的にしてくれました。イリア・ブリゴジンは1977年にノーベル賞を受賞した化学者・物理学者です。受賞した業績は「非平衡開放系における定常的な構造=散逸構造」の研究でした。
ベルナール対流という現象が流体科学の世界では昔から知られていました。容器の下から均等に熱を加えられたパラフィンのような液体に、熱による対流によってハチの巣のようなパターンが生じます。このパターンは下から熱が加わり、表面から放熱している限り消えることがないのです。こういった現象は決して珍しくありません。エントロピーが増大するエネルギーの勾配に、局所的にエントロピーが減少するシステムがあらわれる。それが生命なのです。
同じ意味で地球というシステムも非平衡開放系の中の散逸構造です。太陽から降り注ぐエネルギーが地球という局所的なシステムにおいて、散逸構造的なパターンを生みだし、ふたたび赤外線に運ばれる熱として、宇宙に放出されてゆく。そのシステムの中にさまざまな生命の食物連鎖をはじめとする生態的関係が姿をあらわします。
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「動的平衡」(2009)は分子生物学者、福岡伸一氏のエッセイ集です。分子生物学の発達の歴史を重て生命観の現在を紹介したベスト・セラー「生物と無生物のあいだ」に比べると、若干散漫な印象がありますが、「動的平衡」という言葉に惹かれてこちらの本を選びました。(物理学業界では「動的平衡」とはいわず、「非平衡開放系における定常状態」といいます。科学でも業界が違うと言葉が違うようです。)
人間はある時間一人の人間であるが、それを構成している物質はとどまることがない。物質的存在としての「私」には何ら一体性はなく、そこにあるのはパターンだけである、という認識がそれぞれのエッセイの中に最新の分子生物学的知見として記されています。

こういった生命観は科学という方法論が達した認識です。でも、たとえば仏教における「縁起」の概念との類似性を感じざるを得ません。
「縁起」とは、「実態」は何もない。あるのは諸要素の関係性(縁起)だけであり、関係性を構成する諸要素も「縁起」で成り立っている。したがって究極のありようとうは「空」であるという考えです(あるいは「究極」をもとめてもそれは無駄である)
また、鴨長明の「行く川のながれは絶えずして、しかも本の水にあらず。よどみに浮ぶうたかたは、かつ消えかつ結びて久しくとゞまることなし。」という直感は非常に正しい認識であったと思います。(S)

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太陽熱発電

コニカミノルタのサイトのテキストを書くために太陽熱発電の取材・調査をしました。
最終的なものはサイトでみていただくことにして、調査の報告をしたいと思います。
地球に降り注ぐ太陽エネルギーの30分ぶんが全人類が1年間で消費しているエネルギーに相当します。ほとんどの生命活動がこの太陽エネルギーに依存しています。
太陽のエネルギーを電気に変える方法として一般的なのが太陽電池です。これはシリコンなどの半導体が光を受けて電子を放出する作用で太陽光のエネルギーを直接電気エネルギーに変換します。
現在一般的な太陽電池のエネルギー変換効率は15%〜20%ほど。人工衛星に用いられる高価格だが高性能のもので30%ほどです。
光は周波数が短いものほど高いエネルギーを持っています。しかし可視光線の短い方の外側にある紫外線は大気に阻まれ地上にはあまりとどきません。また、可視光より波長の長い赤外線は太陽電池の原理ではたくさんのエネルギーは取り出せません。従って太陽光発電はおおむね可視光線の波長の光を電気に変換します。
一方今回取材した太陽熱発電はこの赤外線も利用することが出来ます。
赤外線は熱を運びます。太陽熱発電はこの熱を利用します。
虫眼鏡で太陽光を紙の一点に集めると熱によって紙が燃え上がります。太陽熱発電は原理としてはこの虫眼鏡と同じです。
現在中東アブダビで建設が進められているJAPAN PROJECTという太陽熱発電所のテスト・プラントがあります。ビーム・ダウン方式集光太陽熱発電という最新式の太陽光発電所です。
直径70メートルの円形に一辺が8メートルの反射鏡が凹面鏡の形に配置されています。個々のパネルはコンピュータ制御で太陽をおい、光を常に中空の一点に集めます。
その焦点に当たる場所には直径8メートルの中央反射鏡がつるされそこから地上にある特殊な液体で満たされた蓄熱装置に太陽光を誘導します。熱せられた液体は600度にも達し、その熱を使って蒸気を発生、タービンを回転させ発電するという仕組みです。変換効率は30%から70%に及ぶと見積もられています。

中央反射鏡は太陽エネルギーを集中させる心臓部。そこには強烈な太陽光が集中し1000度にも達します。普通のガラスによる反射鏡ではその熱に耐えられません。そこに技術的なブレーク・スルーが必要でした。
コニカミノルタは、カメラのレンズ技術で培った「反射膜」という技術でその問題を解決しました。非常に薄い特殊な物質が数百層も重ねられ、太陽光の95%を反射できます。鏡が熱を吸収することなく無駄なく蓄熱装置に送れるのです。
600度に熱せられた蓄熱装置内部の液体は日が沈んだのちでもさめることが無く、水を熱し水蒸気にすることができます。従ってソーラーパネルと違って24時間発電することができるのです。
赤道をはさんで南北。緯度で20度から30度のあたりに地球を取り巻く帯がります。
赤道で上昇した大気が乾いた空気となって下降してくる中緯度高圧帯と呼ばれるこの帯の上には砂漠が広がっています。
アラビア半島、北アフリカのサハラ砂漠・・・砂と岩だけの乾ききった不毛の地に唯一恵まれている太陽の光。
これまで何も利用することができなかった世界各地の砂漠にこの太陽熱発電所を建設することによって、電気エネルギーを得る、そんな計画が現在進行中です。(S)

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ネットによる映像配信

6月に事務所の引っ越しをしたときに、それまで使っていたプロジェクターを売って42インチ・フルHDの液晶テレビを購入した。カカクcomで20万円もしない価格だった。先日時間が出来たので前から考えていた計画を実行に移した。
69000円のMac Miniを買ってきてハードディスクを真っ二つにパーテンションを切り、boot campでWindows XPをいれてデュアル・ブート出来るようにした。このマシンをDVI→HDMIケーブルで液晶テレビに接続。液晶テレビをPCのモニターにした。
こういう環境で試してみたいことがあったのだ。
まず、アップルのサイト内のQuick Time HD Galleryにおいてある、H264で圧縮されたサンプル映像を視聴した。Quick Timeの映像をフル画面にして再生してみたが駒落ちや圧縮によるディゾルブの時のブロックノイズが全く気がつかないレベル。ブルーレイをみるのと遜色がない。ブルーレイはH264で圧縮されているから当たり前と言えば当たり前なのだが、これがネット経由で送られてきているというのは感慨深い。Mac Miniのスペックは2.0GHz Intel Core 2 Duo、グラフィック・チップがNVIDIA GeForce 9400Mで初代の頃よりグラフィック性能が遙かにあがっている。圧縮されたHD画像であれば全く問題なくハンドリングできる。
次にWindowsでブートし、NHKオンデマンドを視聴した。私は月額1400円ほど払えば固定額で見逃し番組がみることが出来るというサービスに加入している。視聴料を払った上で、オンデマンドの会費を払うことに釈然としないところはあるのだが、チェックしておきたいテーマや番組だけを時間に拘束されずにみることができることはそれなりに便利である。
NHKオンデマンドのユーザー設定は結構面倒くさかった。DMRという著作権保護の仕組みが入っているため、Windows Media Playerをアップデートしなければならないのだ。私はたいした苦労はしなかったがお年寄りなどはどうなのだろうか。
NHKオンデマンドは2種類の転送速度が選べる。最高速度は1.5Mなのでそっちを選んで液晶ディスプレイで視聴してみる。Quick Timeのサイトに比べるとディゾルブや早いパンの時にブロックノイズが出るが、離れてみていればあまり気にならない。
ほかにもToutubeのHDも試してみた。画質は何とか我慢が出来る。内容に興味が引かれれば気にはならないだろう。
私がみた中ではQuick Time HD Galleryが最高品質だったが、これはPRのためなので、非常に緻密なエンコードの設定がなされている結果だろう。
一緒にみていたうちのスタッフは、「もうこれで十分ですね、しかし・・・」といってサーバーの負担の心配をしていた。
かつてはそれは大問題だった。しかし、それはクラウドを使うことで解決がつく。
クラウドの使用量はびっくりするぐらい安い。(たとえばAMAZON EC2を参照)
というわけで、これから映像のネット配信が主流になり「もう電波によるテレビはいらないかも」ということになるのでは、とスタッフと二人で話していた。
今のお年寄りは地デジに切り替わったとき、アナログテレビを捨ててテレビを見なくなるかもしれない。若い子たちはすでに可処分時間の中でテレビに費やす時間を減らしている。
TSUTAYAなどもレンタル業という業態を見直さざるを得ないし、もうすでに考え始めているだろう。(S)

HTVを有人宇宙機に

HTVは見事に国際宇宙ステーションにドッキングしました。今回運ばれたのは日用品の補給のほか、NASAの実験装置と超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(SMILES)という船外実験プラットフォームに取り付けられる地球の大気を観測する装置です。
国際宇宙ステーションに物資を補給する各国の補給機にはロシアのプログレスとヨーロッパ宇宙機構のATVがあります。これらの補給期は小さなポートにしかドッキングできませんが、HTVはシャトルがドッキングする「ハーモニー」というモジュールについた大きな口径のポートにドッキングします。従って大きな実験装置を運ぶことが出来ます。
米国のスペース・シャトルは2010年に退役をする予定です。次世代宇宙機として計画されている「オリオン」は2015年に初飛行の予定。その間、大きな実験装置などの補給は毎年1回打ち上げられるHTVが担います。人間の往還はロシアのソユーズが担います。
補給を終えたHTVは大気圏に再突入して燃焼します。開発費と打ち上げ費を7回で平均すると250億円ほど。
ところでHTVには一気圧にたもたれた与圧部と真空になる非与圧部があります。この与圧部に再突入の際の耐熱装置を取り付ければ、有人宇宙機として使えるのではないかと思うのですが、いかがでしょうか。
HTVの機体の開発は三菱重工が担当し、ランデブーまでの自動制御は三菱電機が担当しました。HTVが国際宇宙ステーションとランデブーする課程はほとんど自動で制御されます。人間を輸送するための安全性は十分確保されているように思えます
JAXAではこれまで、一部で宇宙と往還できる宇宙機の研究を小規模ですが続けていました(※)
HTVを有人機として利用する構想もすでにあるそうです。(S)
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(C)JAXA

(※)かつて「日本独自の有人宇宙船構想」という論文が宇宙開発事業団時代のWebに掲載されていましたが、JAXAに統合されてから、JAXA内検索でタイトルは出てきますが、ファイルが出てきません。

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「自然界の秘められたデザイン」

「自然界の秘められたデザイン」イアン・スチュアート著

「自然界の秘められたデザイン」イアン・スチュアート著

自然の中に隠された数学的秩序について書かれた本は古典的名著ダーシー・トムソン「生物のかたち」をはじめとして数多い。この本は、雪の結晶はなぜ美しく、どれも似たような形をしているのに一つとして同じものは無いのだろうかという素朴な疑問から出発し、最新の観測による宇宙の姿にまで言及する。2001年に書かれた本だから内容も新しい。
キーワードになるのは「対称性」だ。雪の結晶は6方向の鏡面対称性と6回の回転対称性を持っている。また、ムカデの歩行にはたくさんの足の動きが波の移動という周期性としてあらわれる。周期性も平行にずらすと重なるので対称性がある。こういう単純な数学的ルールを自然界に発見し、さらに分岐(カタストロフ)のような非線形的現象を動物の縞模様に見いだしたり、気象のような複雑なシステムにみられるカオスによる形など、そしてついには素粒子論、宇宙論にどんどん踏み込んでいく。
個人的には素粒子論でよく使われる「対称のやぶれ」という言葉の意味が何となくわかったような気がしたのが大きな成果だった。
著者は「対象の破れ」を深海に沈めたピンポン球の例で説明している。球はありとあらゆるところに鏡面対称の軸が引けるし、あらゆる方向に回転対称である。そんな球に均一に水圧をかけるとどうなるのか。そのまま小さくつぶれるのだろうか。実はピンポン球はある方向に押しつぶされてしわになる。そのしわは円対称になる。つまり対称性が一つ減ったのである。
こうして、自然を解読するいろんな数学を旅して、雪の結晶にどうしてどれ一つとして同じものがないのかということに戻ってゆく。
宇宙が設計者もなく自然に美しい形を作ってしまうのがすごい!

おまけ:この本にも結晶成長の話がたくさん出てくるが国際宇宙ステーション「きぼう」日本実験棟でも「氷の結晶成長の実験」が行われた。

民主党「JAXA必要なし?」

毎日新聞の記事によると民主党の特殊法人見直しのなかでJAXAは不要ではないかという意見がでているそうです。
「きぼう」日本実験棟ができたばかりなのに大変ですね。JAXAとは長い間付き合ってきただけに日本の宇宙開発や宇宙科学の将来には興味があります。
「きぼう」日本実験棟の運営維持には年間400億ほどかかるそうですが、一気に民営化はなかなか難しいでしょうね。
JAXAのサイトではバランス・シートが公開されていますが、人工衛星が固定資産になっており、償却年数も記されています。見てみるとなかなか興味深いです。(S)

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「宇宙へ」

TRON-HD

  • 2009-09-14 (月)
  • SF

来年の公開が待ちきれませんっ!
劇場には、3Dめがね持参で行きましょー。(p)
papico

国際宇宙ステーションでの宇宙実験と社会との接点

2009年4月26日に行われた、JAXA主催の「国際宇宙ステーション利用の成果 国際シンポジウム~これまでの成果とこれからの期待~」に行ってきました。
「きぼう」日本実験棟建設のその先のテーマはこれだな、ということで。
このシンポジウムにロシア、アメリカ、欧州、カナダ、日本という国際宇宙ステーションに関係するすべての国の研究者が参加しているのが興味深かったです。
もっともおもしろいとおもったのは、(財)大阪バイオサイエンス研究所の分子行動生物学部門・研究部長、裏出良博氏の「宇宙実験に基づく医薬品開発」という発表でした。
脳を眠らせるプロスタグラジンD2という物質を研究。その物質をつくる酵素の分子構造を解明してゆく過程で、宇宙実験と、高エネルギーX線回折による分子 構造の解明というビッグ・サイエンスによる新しい研究方法の登場。きれいな形の結晶を宇宙でつくり、波長の短いX線を用いてタンパク質の高解像度の立体構 造のデータを得る。
水素原子ひとつひとつまでわかるレベルになっているそうです。
プロスタグラジンにはもうひとつのタイプがあって筋ジストロフィーはそのタイプが関係しているということ。プロスタグラジンの働きを抑える阻害剤を作るこ とができれば、不治の病であった筋ジストロフィーの治療薬ができる。その研究は、すでに臨床実験を待つまでになっているということでした。
宇宙の微小重力環境を利用した実験とわたしたちの生活の接点を端的に示しているよい例だと思いました。(S)

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全天X線監視装置MAXI(Monitor of All-sky X-ray Image)

2009年7月に国際宇宙ステーションの「きぼう」日本実験棟に船外実験プラットホームが取り付けられ、「きぼう」は完成しました。そのときに、船外実験プラットホームに取り付けられた観測装置のうちのひとつがMAXIです。
弊社では昨年MAXIを紹介する映像作品を製作しました。
MAXIに触れる前に最近の宇宙観測の動向について紹介します。
宇宙の銀河系や構成など様々な天体は、サブミリ波からガンマ線まで幅広い周波数で電磁波を放出しています。かつての天体望遠鏡による観測はそのうち可視光線だけの周波数での観測でした。
JAXA赤外・サブミリ波天文学研究系教授 中川貴雄氏はそのことを「宇宙はオーケストラのように様々な音域で音楽を奏でているが、私たちはその一部しか聞いていなかった。」という表現をしています。
可視光以外での観測は電波望遠鏡から始まり、現在は電波よりは波長の短い赤外線、紫外線より波長の短いX線などで宇宙を観測しています。
電波による観測により、ビッグバンの名残が発見され、赤外線では、星間雲の向こうに隠れて見えなかった天体や100億光年以上の彼方にある遠い昔の宇宙の姿がわかるようになりました。またX線による観測では短い時間に激しく変化する天体や銀河の姿が明らかになってきました。
X線は地球の大気に遮られて地球に届かないためX線望遠鏡は人工衛星に搭載されています。しかしX線望遠鏡は視野が狭いために、宇宙のどこかでおこっている天体の突然の激しい変化の様子をとらえることができません。MAXIはその問題を解決するために開発されました。
MAXIは視野角160度で宇宙からのX線をスキャンします。国際宇宙ステーションは90分で地球を一周するので90分に一度の割合で全天を探ることができます。最小で90分という時間解像度を持っているわけです。つまり90分に1回以上の時間間隔で激しく変化する天体のリストをつくることができます。
MAXIが作るX線全天図のなかにそういった天体が発見されたらX線天文衛星や可視光線で観測するハッブル宇宙望遠鏡などが、一斉にその天体に向けられます。例えば超新星爆発の場合、爆発の瞬間のエネルギーは非常に強いのでX線が放射されます。そして爆発のエネルギーが衰えてくると可視光線を放射するようになります。つまり、超新星の爆発する瞬間を可視光線で見ることができるのです。
また別の観測もできます。
京都大学 基礎物理学研究所 研究員 早崎公威氏はコンピュータによる数値シミュレーションの手法により、銀河中心部に双子のブラックホールが存在する可能性を示しています。この二つのブラックホールはお互いに引き合って回転していると考えられ、周りに集まっている物質から周期的なX線が放射されていることが予想されています。MAXIの観測によりこの周期に一致するX線源を見つけることができればそれが双子のブラックホールであることになります。
こういった研究は宇宙に何億もある銀河の進化を明らかにすることにつながります。
また、早崎氏は重力波天文学の発展の可能性も指摘しています。
巨大な質量を持つ二つのブラックホールが回転すると強い重力波が発生します。現在、日本にもTAMA300という重力波検出装置がありますが、まだ重力波の検出には成功していません。しかし、双子のブラックホールが見つかれば、観測対象を絞り込むことができ、重力波を検出できるかもしれません。
MAXIは様々な可能性を秘めています。(S)

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