物理天才クイズ５

　物理天才クイズその５。今回は・・・むつかしい、です。まず、最初は、電気の話。

【Q017】電池と電球、そして長い導線（図では導線は短く描いてありますが、電池、電球の間の導線はとても長いものとします）で回路をつくった。スイッチを入れると、電球のつく順番は？　全部同時か、それとも点灯する順番があるのか。例えば電池の＋極に近い電球から順番に点いていく、電池の－極に近い電球から順番についていく、などなど。

　これは深い。果たして回路のスイッチを入れると何が起こるのか、という根源的な問いかけが含まれています。それぞれの答にはそれぞれの理由があり、それはつまるところ、電気的な変化がどのように伝わるかという問題に関わります。

　小学生でも高校生でも大学生でも、それぞれのレベルで混乱する深い問題ですね。

　なお、問題文中の解答例に正解があるとは限りませんので、あしからず・・・

　次は以前に紹介した【Q012】「水中で光の色は変わって見えるか？」と同質の問題。

【Q018】水の中で会話したら、音は空気中のときに比べ、高く聞こえるか低く聞こえるか。

　音波は空気中より水中の方が早く伝わるので、波長も水中の方が長くなります。さて、耳に入る音の高さはどうなるか・・・というお話。

　ちなみに、図ではヘルメットをかぶっていますが、ヘルメット無しで素潜りしているときはどうでしょう・・・

　ところで、ヘリウムガスを吸い込んでしゃべると声が甲高くなるという遊びがあります。（この遊び用のヘリウムガスも売られています）

　このヘリウムガスの実験と、【Q018】の問題とは、どんな関係にあるでしょうか。似ているようで違うのか、違っているようで似ているのか・・・これも、考えてみるとオモシロイ。

　さて、本日の三つめ。これも深い。

【Q019】フェライト磁石を削ってＳ極を内側、Ｎ極を外側にして接着剤で貼り合わせ、サッカーボールのような形の磁石を作る。こうすると、Ｎ極だけの磁石になるのか？

　いやあ、でましたね。究極の問題。

　物理の授業では「電気と磁気とは非常に似ているが、唯一違うのは、磁気には単独の磁荷が存在しない（見つかっていない）こと」だと習います。

　しかし、なんでも自分の頭で考えないと気が済まない科探隊のメンバーのような生徒はどこの学校にも必ずいて、こんな話題を振ってきます。「これならＮ極だけの磁荷をつくったことになるでしょ？」・・・

　じつは、物理ノートの質問リレーで、コレに類した問題は山ほど見てきました。みんな、するどいですよね。

　さて、答はどうでしょう。

　物理学の教科書に「ない」と書いてあるんだから、サッカーボール磁石がＮ極だけの磁石になるはずはない、と答えるのは簡単ですが、それでは理由を説明したことになりません。もともと質問リレーは正しい答を知るのが目的ではないので、こういう答は最低。やはり、納得がいくような説明が欲しいですね。間違ったって、いいじゃないですか。

　本当にコレを作ると、この磁石は・・・・いや、やめておきましょう。

　今日の最後はコレ。超絶にムツカシイ・・・と、ぼくは思います。

【Q020】夜はなぜ暗いのか。

　これを質問した生徒は、素朴に聞いたんでしょうね。空はなぜ青いのかとか、宇宙の色は何色かとか、そういった素朴な質問の中でも、これはもっとも素朴な質問で、小さな子供もよく質問します。

　「昼はなぜ明るいの？」「夜じゃないから、明るいんだよ」
　「夜はなぜ暗いの？」「昼じゃないから、暗いんだよ」

　てな感じで答をはぐらかせていると、きっと怒られます。でも、これを子供にもわかるように説明するのは、生やさしくはない・・・

　これは、オルバースのパラドックスとして、宇宙論で超有名な問題でもあります。

　宇宙に一定の密度で星（恒星）が分布していたとして、宇宙が無限に広いなら、空のどこを見てもいつかは星に行き当たるのだから、夜空は一面明るく輝いていなくてはならないはずだ、というお話。もちろん、数式を用いて計算するのですが、この説明でその本質は分かっていただけると思います。

　宇宙を静的な状態にあるととらえるのか、動的な状態にあると考えるのか、それがこの問題の背景にあります。

　素朴な質問ほど、深い背景が隠れているんですね。

　なお、このイラストには夜空にぽつぽつと浮かぶ星々が描かれていますが、「夜空の星は遠く離れているはずで、目に届く頃には非常に弱い光になって目に見えないはずなのに、どうして夜空を見上げるとすぐに星が見えるのか」という、星についての素朴な質問もあります。

　こちらも深い。この素朴な疑問が現代物理学の夜明けにつながっているのだから、「質問することが科学の本質」（ファインマン）というのもうなづけますね。

　天才クイズ後編第２回はここまで。

　サヨナラ、サヨナラ、サヨナラ・・・あ、いや、次回まで、バ～イ。

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