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zoom RSS 今年のノーベル賞を自分流で解説

<<   作成日時 : 2017/10/15 10:02   >>

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 今年のノーベル賞を自分流で解説してみる。

 今年のノーベル賞で私が興味を持っているのは医学・生理学賞、物理学賞、化学賞の3部門である。

 ノーベル賞 医学・生理学賞は体内時計の研究である。
 ノーベル賞 物理学賞は重力波観測である。
 ノーベル賞 化学賞はクライオ電子顕微鏡法である。

 流石に今年は日本人が一人も選ばれていないから、あまり話題にならなかった。

 カズオ・イシグロ氏が文学賞を取ったが、5歳の時にイギリスに渡り、向こうの国籍を取得しているので、日本人という範疇には入らないような気がする。

 まず最初に、ノーベル賞 医学・生理学賞の体内時計について述べる。
 体内時計(サーカディアン・リズム)とは、何か

 義父宅で読売新聞しか手に入らないので、この新聞の特集らしきものを見てみたが、まったくよくわからなかった。
 一応、受賞者の名前を挙げておくと、米ブランダイズ大学のホール博士(Hall)とロスバシュ博士(Rosbash)、ロックフェラー大学のヤング博士(Young)の3人である。

 以下は日経サイエンスの記事(http://www.nikkei-science.com/?p=54610)を基に、私が勝手に解釈したことを書いてみる。
 体内時計とは昔から何かありそうだ、とは誰もが感じていたことだろう。
 昼になるとお腹がすいて、グー、という音が出たりする。
 夜になると眠くなる。
 でもなぜ眠くなるのかを考えた人は多くないだろう。
 普通の人はそれが常識という一言で片づけ、それ以上は詮索しない。
 しかし、科学者は別である。
 ドイツの学者が1930年代に植物の夜間に葉が閉じる動きから体内時計を推定したが、詳細は不明であった。
 しかし、1970年代にアメリカの学者がショウジョウバエに突然変異を起こす物質を与え、その子孫を観察した。 
 ショウジョウバエは1日のうちに12時間動き回り、12時間眠るのである。
 なのに、3匹のみ、この例外がいて、19時間周期のもの、28時間周期のもの、脈絡なく寝たり起きたりしたものであった。
 これら3匹について調べると、X染色体の一定領域に生体周期のリズムに関わる遺伝子があることを突き止めたようである。
 この遺伝子を最終的に発見したのが上記の3氏である。
 体内時計に関係ある遺伝子は周期(period)を司るper遺伝子と時間の制御を外す(timeless)役目を持つtim遺伝子の2つで、この2つの遺伝子が光により活性化、不活性化するようなメカニズムで体内のリズムを作るらしい。

 このメカニズムは哺乳類にもあり、生体のリズムと体内時計がうまく機能しないと、ガン、神経性疾患や代謝疾患等の病気になるものらしい。

 徹夜をしたり、海外旅行で、時差のある生活等が多いと、この体内時計のリズムが狂うのではないか。
 これらの遺伝子は他の遺伝子や内臓の器官や脳とも関連が深いような気がする。

 次はノーベル物理学賞の重力波の測定である。
 この話題はどこかで取り上げたことがあると思って調べてみたら、去年の6月5日にこのブログで検討していた。
  http://hitotsunoishi.at.webry.info/201606/article_1.html

 ここで、2つの相対性理論について、自分なりの解説をしている。
 再度引用するとすれば、特殊相対性理論は光の速度に関するものであり、この応用が原子力発電であり、原爆である。
 もうひとつのものが、一般相対性理論で、これは重力に関係するものである。
 F=mαでmは質量、αは加速度、Fは力であり、これを重力も同じで、αを重力加速度gで置き換えると、F=mgで重力の式になる。
 この加速度、または重力を一般化して考えると、加速度の方でなく、質量の方が重要な因子になる。
 質量があると、その周りの空間がゆがむ。
 風呂敷をピンと張った上にに鉄球を置くと、風呂敷が沈む。この沈み方が空間のゆがみに相当する。
 これの巨大なものがブラックホールであり、ブラックホールの周りの空間はブラックホールという深い井戸、または蟻地獄のようなもので、光でさえも一旦入ると出て来られない空間を形成する。
 この空間の中では時間さえも徐々に遅れてきて、おそらくブラックホールの中心では時間が停止しているのかもしれない。
 ブラックホールの話は置いておいて、ここでは重力波についてで、先ほどの風呂敷の例えで説明すると、2つの質量を持った物体を風呂敷の2か所に置くと、その両者が沈み込み、その空間がゆがむ。この空間のゆがみが伝わっていき、お互いに干渉する。
 これが引力となり、両者は引き合う。もし妨害がなければ合体するし、地球と太陽、地球と月のように離れていて運動していれば、運動と引力のバランスが成り立つ。
 電子が原子核の周りを回る時に、電磁的相互作用として電磁波(光子)をやり取りしていると言われている。
 これを太陽と地球のような質量に例えると、両者の間で重力的な相互作用として、微小な重力波(重力子:グラビトン)のやり取りをしているようである。
 これらは微小すぎて観測できるレベルではないが、ブラックホール同士の合体ともなると、かろうじて観測に係るレベルの重力波が出てくるようである。
 今回重力波の観測で、アメリカ・カリフォルニア工科大学の学者3人のウェイス博士、バリッシュ博士、ソーン博士にノーベル物理学賞が送られた。
 彼らはレーザー重力波検出器(LIGO)を開発し、2016年2月にブラックホール同士の衝突または合体により発生した重力波を検出したという。
 LIGOの測定原理はマイケルソンーモーレーの光の速度の測定の重力版といっていいのではないか。
 光の速度を測る実験を重力波検出に応用したようである。
 しかし、去年の2月に発見の報があり、それから1年半後にノーベル賞とはちょっと早すぎる気もする。
 アインシュタインの100年前の残された宿題にやっと少し辿りついたようである。

 でも私はまだ、巨大重力波が地震の原因、地球のプレートが重力波検知器と言う仮説を捨てていない。

 ノーベル化学賞のクライオ電子顕微鏡法は従来の電子顕微鏡を使った観測の応用である。
 この功績で英国のヘンダーソン博士、米国のフランク博士、スイスのデュボシェ博士の3人がノーベル化学賞を受けた。
 クライオ電子顕微鏡法の解説は、化学ポータルサイト(https://www.chem-station.com/blog/2017/10/nobel2017cryo.html)の説明を基に行う。

 原理としては、電子顕微鏡を使って、通常のサンプルではなく、液体窒素温度―196℃付近まで冷やしたサンプルでサンプルの微細構造の観察を行うことである。 
 上記のクライオとは、クライオスタット(極低温冷却装置の)略であり、極低温の技術の接頭語によく使われる。

 私も電子顕微鏡を使ったことはあるが、金属を見るだけだったので簡単であった。
 この時もサンプルをセットした後に真空引きした。
 電子を光の代わりに飛ばして利用するので、空気や湿気(水分)があると、電子の走行を妨害してうまく電顕映像が撮れないのである。 
 生体内のものであれば、当然水分を含んでいるので、真空引きする時に蒸発する水分による電子の妨害がある。
 ヘンダーソン博士は膜タンパク質を膜ごと電顕上に置き、グルコース溶液で保護しつつ、弱い電子ビームを当て、それを15年かけて行い続け、ついにタンパク質の構造を原子レベルで解明した。

 フランク博士はこうしたタンパク質の2次元画像を何万枚も撮り、それをコンピュータで3次元画像を再構成した。 これにより、タンパク質の一般的な画像が得られるようになった。

 デュボシェ博士はグルコース溶液ではなく、普通の水溶液を液体窒素温度-196℃近くに冷やしたエタンに漬けて冷やし、そのサンプルを液体窒素で冷やしながら、水分が飛ばないようにして、サンプルの電顕映像を撮った。

 何となくコロンブスの卵のような気もするが、何事もできてみれば、なーんだと思うようなことであっても、それを成し遂げた人は何十年も執念深く、その一点に集中してきたのであるから、水の一滴が岩を貫く、というような表現でいいであろうか。

 私は今まで、生活のための研究・設計技師生活を送ってきた。

 これから、ノーベル物理学賞を目指して、ダブルガンマ線による核種消滅法の研究を進めていきたいと思う。
      −以上−

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