水は、一見すると止まっているように見えます。
コップに入れた水を机の上に置けば、水面は静かなままです。
でも、本当に水の中まで止まっているのでしょうか。
前回は、水を「H₂O」という一つの分子だけで見るのではなく、水分子がどのように集まっているのかという「クラスター」の視点から見ていきました。
今回は、そこからもう一歩進みます。
目には見えない水の動きを、どうすれば見ることができるのか。
DEN氏がその観察に使ったのは、特別なものではありません。
一滴のインクでした。
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水の中にインクを一滴落としてみる
透明なコップに水を入れ、そこへインクを一滴垂らします。
インクは、その場所に留まっているわけではありません。
ゆっくり形を変えながら、水の中へ広がっていきます。
細く伸びたり、揺らいだりしながら、やがて水全体へ混ざっていく。
普段なら、
「インクだから水に混ざった」
それだけで終わってしまう光景かもしれません。
しかしDEN氏は、そこで立ち止まります。
なぜ、インクはこんなふうに動くのだろう。
水の中では、何が起きているのだろう。
DEN氏は、水分子の集まりであるクラスターが、液体の中で固定されたまま存在しているのではなく、集まったり離れたりしながら動いていると考えました。
そして、その目には見えない動きを観察するための一つの方法として、インクを使ったのです。
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同じ温度、同じインクで比べる
何かを比べるなら、まず条件をそろえる必要があります。
DEN氏が著書に記した実験では、クラスターを微細化したとする水道水と、未処理の水道水を一日同じ部屋に置き、温度をそろえています。
インクも同じ部屋に置いておきます。
そして二つのコップへ、それぞれインクを一滴落とし、その後の変化を撮影しました。
DEN氏は、その比較から、処理した水の方がインクとの混ざり方が良くなる様子を観察したと記しています。
興味深いのは、その結果だけではありません。
そもそも、
「同じように見える水でも、本当に同じなのだろうか」
と考えたことです。
目に見えない違いがあるのなら、目に見えるものを使って確かめてみる。
そのための目印が、インクだったのです。
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温度を上げると、水はどうなるのか
では、水の動きは温度によって変わるのでしょうか。
これは、私たちも毎日のように目にしています。
鍋に水を入れて火にかける。
最初は静かだった水が、温度の上昇とともに動き始め、やがて沸騰する。
水を構成する分子は同じH₂Oです。
それでも、温度が変われば、水の状態や振る舞いは大きく変わります。
一般に、温度が上がれば分子の熱運動は活発になります。
DEN氏は、その変化をクラスターという視点からも考えました。
温度が変われば、水分子の集まり方にも変化が起こるのではないか。
そして温度がさらに上がれば、水はやがて液体から水蒸気へと状態を変えていきます。
ここでも見えてくるのは、
水を「H₂O」という化学式だけで終わらせず、
その水が今、どのような状態にあるのか
まで見ようとする視点です。
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なぜ水滴は丸くなるのか
もう一つ、身近な水の現象があります。
表面張力です。
雨の日に車のフロントガラスを見ると、水はただ薄く広がるだけではなく、丸い水滴になります。
透明な傘についた雨粒も、少し盛り上がった形をしています。
コップへ水をギリギリまで注ぐと、縁より少し高いところまで水面が膨らむこともあります。
普段は特に気にしない光景です。
でも、なぜ水はこういう形になるのでしょうか。
一般に表面張力は、水分子同士の相互作用によって、水面ができるだけ小さな面積になろうとする性質として説明されます。
DEN氏も、こうした身近な現象から、水分子同士が互いに影響しながら存在していることに注目しました。
研究の入口は、必ずしも特別な装置の中にあるわけではありません。
雨の日の窓にもある。
コップの中にもある。
インクを一滴落とした水の中にもある。
当たり前の現象を、当たり前のまま通り過ぎない。
そこから問いが生まれます。
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水は、本当に「静か」なのか
机の上に置かれたコップの水は、止まっているように見えます。
けれど、分子の世界まで視点を小さくすると、水は決して完全に静止した存在ではありません。
インクを垂らせば、広がっていく。
温度を変えれば、振る舞いも変わる。
水滴を見れば、表面張力という性質が形になって現れる。
こうして見ていくと、いつも目にしている水にも、まだ考える余地がたくさんあります。
水はなぜ丸くなるのか。
インクはなぜ広がっていくのか。
温度を変えると、なぜ状態が変わるのか。
どれも、日常の中にある小さな疑問です。
でも研究は、案外こういうところから始まるのかもしれません。
「なぜだろう？」
そう思って、もう一度よく見てみる。
水を理解するということは、H₂Oという化学式を知ることだけではなく、
目の前の水が何をしているのかを見ること。
DEN氏の水研究を追っていくと、そんな姿勢が見えてきます。
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次回は、水の話を「食」へ進めます。
酒の熟成と器。
水とセラミックスという視点から、「おいしい」とは何なのかを追っていきます。