科学系ポッドキャストの日のテーマと1周年記念
どうも、しぶちょーです。今回も、ものづくりのラジオをやっていきたいと思います。 このラジオは、産業機械の技術者である私が、ものづくりに関するトピックを主観を交えながら、ザックバランに紹介するラジオです。
小難しい技術の話はしないので、何か作業をしながら聞いていただければ幸いです。 今回は、科学系ポッドキャストの日という企画に参加させてもらっています。
この企画はですね、科学系ポッドキャスターが集まって、毎月10日に共通のテーマについて、それぞれの専門分野の視点で語るという取り組みです。
私もですね、9月から参加させてもらってまして、9月のテーマはね、環境だったんで、そこでは直接空気回収技術、DACについてお話をしました。
10月のテーマはね、スポーツだったんで、3Dプリンターが買えるスポーツ用品の世界という話をさせてもらっています。
もしもね、聞いてない人いたら是非とも聞いてください。 そしてそして今月はなんとですね、科学系ポッドキャストの日という企画、これが1周年記念なんだそうです。
もともとこの企画はね、2022年の11月10日、ユネスコ世界科学デーに合わせて企画が始まって、そこから毎月ね、様々なジャンルのポッドキャスターがどんどん集まるようになって、拡大していったという取り組みなんですね。
発起人はサイエントークさんです。 研究者のレンさんと普通のOLエマさんがですね、科学を切り口に独自の視点で語るというポッドキャストです。
これ非常に人気のポッドキャストで、僕も好きで聞いてます。取り扱うトピックとかね、企画の面白さも去ることながら、これなんかデコボコ感というかね、ちょっとこの表現はすごい失礼かもしれないですけど、
いかんともね、形容しがたい独特の楽しい雰囲気とテンポがあって、まさにね、ポッドキャストでしか出せない魅力みたいなものがギュッと詰まった番組ですんで、まだ聞いたことないよって方はね、ぜひとも聞くといいと思います。
この研究者のレンさんとOLエマさん、このお二人はね、ご夫婦なんですけど、もともとは恋人同士の時からポッドキャストを始めて、その後に結婚されたってことです。
それもめっちゃいいっすよね。まぁ憧れますね。僕もね、なんか妻をこのポッドキャストに引っ張り出そうかなとすら思ってしまいます。
あのポッドキャストやってることすら僕は言ってないんですけどね。今もなんか友達と話してんなぐらいに思ってるんだと思います。
まぁまぁそれはさておきですね。まぁ科学系ポッドキャストの日っていうのは毎月ね、ホストがいるんですね。
今月は1周年記念ということで、企画者のサイエントークさんが今月はホストになってます。
1周年記念だけあってね、今月は非常に豪華で、なんと1周年記念の特別ページがあるんですね。
そこで参加しているポッドキャスト一覧できたりとか、プレイリストも公開されてますんで、概要欄にそのリンク貼っとくので、ぜひとも他のポッドキャストも聞きに行ってください。
前で言ってますけどね、今聞きに行っちゃダメですよ。できればね、私のこのポッドキャストを最後まで聞いてから次に行ってくださいね。チャンネルはそのままでお願いします。
でね、まぁ科学系ポッドキャストの日も1周年記念なんですけど、まぁ前回も話したんだけど、このものづくりのラジオも1周年記念なんですね。
ありがとうございます。2022年11月2日に第1回を投稿しておりますんで、始めてからね1年経ちました。
まぁだからといって何も特別なことをする予定はないんですけど、1年やってきてね、こうポッドキャストの魅力とか、逆に課題とかもね、いろいろわかってきたんで、この1年ね、またいろいろ変化させながらやっていきたいと思いますので、ぜひともよろしくお願いします。
永久機関の人気とコンテンツとしての魅力
というわけでですね、ちょっと前置き長くなってるんですけど、こっからが本題です。今月の科学系ポッドキャストの日のテーマ、こちらですね。未解決です。未解決。いやーいいっすね。
1周年にふさわしい、非常に興味深くて難解なテーマだと思いますね。まぁ非常に科学チックなテーマで面白いと思います。
未解決って言うとね、なんか特に数学の分野とかではよく聞きますよね。○○の定理とか、○○は成り立つのか、存在するのか、証明せよ、みたいな。こういうのってね、ザ未解決問題です。
有名な話だとね、フェルマーの最終定理とか有名ですよね。1600年代ぐらいに定義された問題で、フェルマーの死後300年ぐらい経った1995年にアンドリュー・ワイズ氏というですね、数学者によって見事に証明されたという問題です。
○○を証明せよとかね、できるできないとかね、そういうのって未解決問題の形としては非常にわかりやすいですよね。
一方で、このものづくりの分野って、なんかね、そういうパキッとした未解決問題ってなかなかないんですよ。特にね、僕なんかは科学者じゃなくて技術者なので、科学の発展というよりかは、科学を用いて社会課題に取り組むっていうね、実践側の立場の人間です。
なので、ある意味ではこのカーボンニュートラルとか、労働人口減少とか、デジタル化の遅れとかね、こういったものが未解決問題っていう感じになってしまうんですよ。でも、これを語ってもなんか堅苦しいですよね。
社会問題のコメンテーターみたいになってしまうんでね。今日はそういうのは一回去っておいて、ロマンをお持ちいたしました。絶対に解決することができないと決まっているタイプの未解決問題の話をしたいと思います。
というわけで、今日のテーマはこちらです。未解決問題?永久機関はなぜ作れないのか?です。皆さんは永久機関って聞いたことありますか?これはね、人類の永遠の夢といっても過言ではない。そういう機械です。
簡単に言ってしまうと、何のエネルギーも与えずに永久的に動き続けるという機械です。いやいや、そんな都合のいいものを作れるわけないじゃないかと思いますよね。そうです。できません。と言いたいところなんですけど、実はできるんですね。もう解決されちゃってます。
皆さん、YouTubeで永久機関と調べてみてください。もうね、ワンサが出てくるんですよ。永久機関。もうね、世界の天才たちが永久機関って完成させてしまっているんですね。そしてAmazonをご覧ください。永久機関って打ち込んでくださいよ。売ってます。商品名にね、永久機関って書いてありますからね。3000円ぐらいで、もう永久機関買える時代なんですね。
いやー、進みましたね、科学。素晴らしいです。社会的なね、大きな問題であるエネルギーの問題って、もうYouTubeとAmazonがもう解決しちゃいましたね。というのは、もちろん冗談です。何が言いたいかっていうと、永久機関ってすごい人気のコンテンツなんですよ。絶対に永久機関ができないっていうのはもう分かってるんですけど、なんだかすごくそれっぽそうなものはできてしまうんですよ。
一見見ると本当に成り立ってるんじゃないかっていうですね、この絶妙なLINEのものを作るっていうのがすごく人気で、まあYouTubeの動画とかにも上がってますけどね。確かにパッと見て、どこに細工があるのか、これ本物の永久機関じゃないのかって思わせるものがめちゃくちゃいっぱいあるんです。これがね、結構楽しいんですよね。
で、Amazonでもね、おもちゃとして売ってるものもいっぱいあるんですけど、必ずどっかに細工があるんだけど、やっぱすごい永久機関っぽいんですね。このね、面白さとね、ロマン。これがね、人を引きつけているわけです。
技術としての永久機関の歴史と作成不可能性
今日はね、そんなコンテンツとしての永久機関ではなくて、技術としての永久機関のお話をしたいと思います。そんなに難しい話はしないんで、肩の力を抜いて聞いていただければなと思いますけど、永久機関の歴史とかね、そもそもなんで成り立たないのか、その理由を今日話していこうと思います。
もしも永久機関が完成すれば、それは革命ですよ。石油石炭、一切不要です。ただただエネルギーを発生させ続ける夢の装置が完成するわけですね。で、まあ先人たちもね、当然同じことを考えました。
古いものではね、13世紀頃から永久機関の研究ってもう始まってるんですね。例えば、オヌクールの金槌車っていう永久機関があって、これはね、水車みたいなものに複数のトンカチがね、等間隔にぶら下がってるようなものです。これをまあ縦方向にしてぐるって回すと、あるところでトンカチがカクンってね、振り子みたいに倒れるわけです。
その勢いでまたちょっとこの円盤が回転して、次のトンカチがまたカクンって倒れるわけですね。その勢いでまたちょっと回転してトンカチがっていうのを永久に繰り返して回り続けるっていう機関ですね。で、まあ見た目すごくそれっぽくて、あ、これ回るんやないって思うんですけど、やっぱり回らないんですよ。
かの有名なレオナルド・ダ・ヴィンチも永久機関の設計を行ってます。まあこれはね、永久機関の中でもすごく有名で、ちょっと言葉だと説明しづらい形状になってんだけど、円盤の中にね、こう鉄球が入ってて、こう回して鉄球がカクンってこう落ちると。まあその金槌車と原理的には似てるんですけど、まあそういうタイプの永久機関です。これもまたね、すごくそれっぽいんですよ。でも当然回らないんですね。
このようにですね、先人たちは大きな夢として永久機関を追い求め続けてきたわけです。で、この先人たちの夢の2大テーマっていうのがあるんですよ。で、1つはね、今説明したように永久機関で、で、もう1つが何かって言ったら錬金術です。
錬金術っていうのはね、価値の低い物質を何らかの価格変化を用いて、金に変換してやろうという取り組みです。もちろんね、そんなことはできないんで、錬金術自体はね、当然失敗するんですけど、この錬金術を追求する過程で、え、なんで金が作り出せないんだという追求自体がですね、元素の発見に繋がったりと、近代の化学の発展に繋がっているというわけなんですよ。
これと同じくして、永久機関の追求っていうのも、実は工学分野に大きな発展をもたらしているんですね。なんでこの永久機関はこんな見た目的に永久に動きそうなのに、うまく動かねえんだと。これを考えて追求していくことで、エネルギー保存則とか、熱力学とかのね、物理学の発展にすごく寄与したわけです。
失敗から学ぶっていうのはね、まさにこのことだと思います。じゃあここからは具体的に永久機関の種類について説明していきたいと思います。
まあ永久機関永久機関言うとりますけども、実はね種類と定義があるんですね。永久機関には第一種永久機関と第二種永久機関というものがあります。まずね第一種永久機関、これ私があだ名をつけるとするならば、これはね欲張り永久機関です。
第一種永久機関の定義としては、外部から何のエネルギーも受けることなく外部に仕事を取り出すことができる機関です。つまり給料は払いたくないけど仕事はしてほしいと言ってるわけですね。このブラック企業の経営者みたいな感じなんですけど、これが第一種永久機関です。
なんで第一種かといえば先人たちは最初にこれを作り出そうとしたんですね。永遠に回り続けるし、そこから回転力を取り出していろいろと活用したいと、そういうものを作りたいっていうところから始まったんで、こういう欲張り永久機関が第一種とされています。
ただ当然ですね、永久機関の研究が進むにつれて、これが成り立たないということがわかってきます。機械が仕事をするためには何らかのエネルギーを外から受け取る必要があって、それを望む形に変換すると。それが機械の本来の仕事なんですね。
しかしながら第一種永久機関はね、何のエネルギー源もないところから一人でにエネルギーを発生させることになってしまうんです。これはね、エネルギー保存の法則に反するんですね。
簡単のために振り子を例にとって説明しますけど、あれもある種永久機関に近いものです。紐でぶら下げた重りを揺らすと左右に揺れるわけですけど、中学校で習うけどね、右に行ったり左に行ったりした時っていうのは位置エネルギーが高まるんですね。
下に降りてきて中央を横切る瞬間、これは運動エネルギーがすごく高まっている状態です。ただこの振り子の振れるシーンですね。どこを切り取っても力学的エネルギー、つまり運動エネルギーと位置エネルギーの相和は一緒だということです。
これがエネルギー保存の法則なんですけども。第一種永久機関っていうのはこれにがっつり反するわけですね。つまり振り子で言ったら最初ねちょんって指でちょっとしか動かしてないのに、なんか知らないけどどんどんどんどん振れ幅が大きくなっていくという動きをするようなものなんです。これが現実的にありえないだろうっていうのはわかりますよね。
永久機関の研究者たちも第一種永久機関の研究を進めるうちにですね、エネルギー保存則というものを理解して、これは第一種永久機関っていうのは作れないなという結論に至るわけです。一応ちょっとここで補足させてもらいますけど、話をわかりやすくするために古典力学的な文脈で説明しています。
本当はこのエネルギー保存則って力エネの保存じゃなくて、熱学的なエネルギー保存則の話なんですけど、運動を例にとったほうがわかりやすいんで、ここではあえて振り子で例えてます。と、これを聞いている有識者の方はご理解していただければなと思います。
ちょっとね本格的に熱力学おじさんが聞いてるとですね、ちょっと誤解を招きそうだったんで、まあそういうふうにあえて簡単にしますよと、ご理解ください。話はちょっと戻しますけども、第一種永久機関作れないなと、この欲張り永久機関はもう成り立たないと、わかりましたと、じゃあ諦めるんですか?
第一種永久機関の欲張りさ
諦めませんということなんですねこれ。そこで次にね取り組まり始めたのが第二種永久機関です。これはエネルギー保存則をじゃあ破らずに永久機関実現してやろうよというものです。仕事を外部に取り出そうとすると、エネルギーを外部から供給する必要が出てきてしまうんですね。保存されてますから。
だったら機械の中で生み出したエネルギーを自分を動かすために使えば永久に回ってられるんじゃないの?みたいなノリで進められたのが第二種永久機関というものです。一言で言えばですね、エネルギーの自給自足です。自分で生み出してそれを自分を回すエネルギーに使って永遠に回ってようよというものですね。
そうすれば理論的にはエネルギー保存則も破ってないし、なんか永久機関できそうな気がしてきたぞと盛り上がったわけですね。やっぱり永久機関の罠なんとなくできそうっていうのね、みんなハマってこうやっていくわけですけど、やっぱり無理なわけですね。それはなぜなのか。
理論上はエネルギー保存則は破られないんですが、現実的にはですね、何かロスがあるたびにちょっとずつ永久機関内のエネルギーって減ってっちゃうんですね。そこにはね機械的な摩擦だったり、熱の変換効率だったり、どうやってエネルギーを取り出すかとか変換させるかによっていろいろとロスがあるわけです。
エネルギーの変換効率っていうのが100%であれば、発生したエネルギーを100%損失なく使えるんであれば、第2種永久機関っていうのは成り立つかもしれないんですけど、実際はですね、そんなことは現実的にはできないんですね。これもまたフリコに例えるとわかりやすいんですけど、フリコってね、エネルギー保存則に従って左右に揺れてるはずなんですけど、当然あれっていつか止まっちゃいますよね。
あれでおかしいぞと、エネルギーが常に一定なはずなのに、なんで止まっちゃうんですかと。それはもちろんね、その動きの間にロスがあるからですね。例えば紐の摩擦だったり、重りが受ける空気抵抗だったりと。
往復するたびにちょっとずつエネルギーが別の形に変換されて発散していってるんです。瞬間を切り取った時のエネルギーってのは保存されてます。1エネルギープラス運動エネルギープラスロスのエネルギー。これで四季は成り立ってるんですね。
だから揺れるたびにですねちょっとずつちょっとずつ弱まっていずれは止まってしまうんです。 じゃあ真空中で振り加えたら止まんないんじゃないと思うんですけども、まあそうすればね長く溢れてると思うんですけど、やっぱ視点の摩擦がね影響してきますから必ずロスがどっかにあります。
これをゼロにすることっていうのができないんですね。 なんで第2種永久機関っていうのもこれまたできないということになってます。エネルギー保存速エネルギーの変換効率。
この2つの理由で永久機関っていうのはもう実現できないということになってます。 でも夢は止まらないんですね。
例えば今の振り子の話なんかにしても、この視点の紐のとこで摩擦が起きるんだったら、じゃあ磁石かなんか使ってなんか紐のない振り子とか作ってさ、それを真空中で動かしたらじゃあ永久機関ってできるんじゃないの?とかね、発想はいろいろと浮かんでくるんですよ。
しかもなんかできそうかもみたいな期待感のあるアイディアってのはわんさか出てくるわけですね。 永久機関自体はもう絶対になりたたない。既に証明されているものなんですけど、永久機関という夢、ロマンがね諦めることを許さないんですね。
人はですね、永久機関に魅せられ、そしてこの問題に向かっていくわけです。絶対にできないと答えが出てるはずなのに、人は永久機関を作り続けるんですよ。そして人が挑み続ける限り、永久機関は未解決問題であり続けるわけです。
と、今日はねそんなお話でした。皆さんもねオリジナルの永久機関作ってみてはいかがでしょうか。ちなみにね、おすすめの反永久機関っていうのはあります。これね僕好きなやつで、ハッピーバードって皆さん知ってます?別名ドリンキングバードなんて言うんですけど、コップに水を与えておけば水がある限り反永久的に動き続けるっていうおもちゃです。
これ昔からあるおもちゃなんだけどね、これすごい面白くて、僕がね大好きで、いつも部屋に飾ってます。なんかね、ちっちゃいフラスコ状の胴体に液体が入っている鳥のおもちゃで、その鳥のおもちゃの前に置いたコップの中に水を入れておくんですけど、そうすると振り子のように動いて、ずーっと水を飲み続けるという感じです。構造はすごくシンプルで、2つの球状の容器がガラス缶でつながってて、細いダンベルみたいな形をしてるんですけど、
その中に気化しやすいジクロロメタンという液体が封入されています。鳥の頭の部分がフェルトになってて、そこを濡らすと気化熱で冷えるんですね。そうするとね、中のジクロロメタンの気体になってたものが液体になって、圧力が下がるんでね、液体状のジクロロメタンをすくみあげるんですよ。そうするとバランスが崩れて、鳥がカクンって倒れる。倒れた先に水があってですね、そこで頭がまた濡れて、
倒れた際に液体のバランス崩れて、また体勢戻るみたいな。ちょっとね、言葉で説明するのはめちゃくちゃ難しいんだけど、あのー、1回動画見ればね、なるほどってわかると思います。ぜひね、ハッピーバードで検索してみてください。デザインはね、すごいチープなんだけどね、こう部屋に置いとくと、なんか可愛いんですね。半永久期間と僕は呼んでます。
あとね、最近だとね、ほんとにいろいろおもちゃ出てるんですよ。永久期間って調べると、なんかね、2023年10月、永久期間販売ランキングみたいなね、アフェリエートサイトも出てくるぐらいです。なんだそれはって感じなんだけど、そんだけやっぱ永久期間のおもちゃってすごい人気なんですね。
その中でもやっぱ特に人気なのが、鉄球を使ったおもちゃで、なんかロートみたいなね、受け皿があって、そん中に鉄球を入れると、こう真ん中の穴からスポンって降りたときにね、滑り台みたいなとこにピシューっていって、それがジャンプになってて、またロートに戻ってくると。で、延々にこのジャンプ台行ってまた戻ってきてっていうのを繰り返すっていうおもちゃです。
動画で見るとね、あ、永久期間って完成したんだと思わせるぐらいクオリティ高いんですよ。ただしっかり見ると動きに若干の違和感があって、明らかに不自然に鉄球が加速してくっていうタイミングがあるんですね。
永久機関の作成について
実際はね、その台の下に磁石が仕込まれてて、球が通過するタイミングだけ磁力を発生して反発力を与えるっていう、そういう機構になってるんです。これね、なかなかうまくできてまして、構造についての解説記事っていうのがあったんで、これね、すごく面白いんで、ぜひともね、気になる人はね、見るといいと思います。
まあまあちょっとね、最後すごく雑談ベースになったんですけど、部屋にね、そういうロマンを感じさせるものを置いとくと、いいかもしれませんよ。あなたもぜひね、未解決問題と共に生きていきましょう。
ついでにもうちょっと雑談するんだけど、あのね、これハッピーバードね、ずっと大学の頃から部屋に置いてあるんだけど、前に酔っ払って帰ってきたときに、家で一人でね、お酒飲み直してて、お前も飲め!って言って、ハッピーバードの水に日本酒を入れたことがあるんですよ。
で、次の日、朝起きてみたら、もうとんでもないことになってたんですよ。真っ白、ハッピーバードが。ハッピーバード赤いんだけど、真っ白になってて、ナウシカの世界の中、樹海みたいになってて、一晩でかびちゃったんですね。ほんと大変でした。
いや、1日でこんなになるのかと思って、すごいびっくりしました。で、いまだにね、これ何が起こったのか全く理解できてない、自分の中の未解決事件なので、もしもね、この現象を説明してくださる科学系ポッドキャストの人がいたらですね、ぜひ僕のこの未解決事件解決していただけたらなと思います。
というわけで今日はここまでとさせていただきます。
ここからはお知らせです。この度私は日刊工業新聞社さんとコラボしておりまして、全国の書店にてマジで設計者の出読書、支部長ベストセレクションという企画を行っております。
私が今までXやブログで紹介してきた日刊工業新聞社さんのおすすめの技術書籍が、言えなかった、技術書籍が支部長ベストセレクションとして専用コーナーを設けて実店舗に並んでおります。
全国の書店にて開催されてますんで、ぜひとも開催店舗近くにお住みの方、お寄りの方はですね、立ち寄っていただけると嬉しいです。
開催店舗に関しては日刊工業新聞社さんの公式ホームページに記載ありますんで、このポッドキャストの説明欄に貼っておきますんで、そこからぜひ見てください。
いやーもう開催店舗ね、どんどん増えていってます。Xでもね、見ましたとか行きましたっていう方の報告が多くて非常に嬉しいです。
皆さんもね、ぜひともよろしくお願いします。
また私は支部長技術研究所という技術ブログも運営してます。週一更新に目標してますので、そちらもぜひ覗いてみてください。
またXでも毎日役立つ技術情報の発信を行っております。朝7時20分、夕方18時20分、1日2件必ず投稿しておりますので、そちらもよかったらチェックフォローしていただけると嬉しいです。
あとですね、最近始めましたものづくりの視点というボイシーでの音声配信もやっております。
こちら月曜日から金曜日までの週5で配信中です。10分ぐらいで聞ける緩いものづくりの話してますので、ぜひともそちらも聞いてください。
というわけで今週のラジオはここまで。以上、支部長でした。ではでは。
