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2007-07-09[n年前へ]

続「分業・神の見えざる手」と「ワットの復水器・調速機」 

 ワットは「経済的に引き合う蒸気機関」を生み出した。その過程を辿ってみると、興味を惹かれることが二つある。一つは蒸気機関へ復水器を導入したことで、もう一が、調速機を備えるようにしたことだ。

 シリンダという同じ場所で水の温度を上げ下げし、水を液体にしたり気体にすることで動力を得るのではなく、シリンダは常に高温に保ち、シリンダから離れて置かれた復水器で水蒸気を冷やしつつ、動力を得るように変えたことだ。同じ場所で、水の温度を上げ下げすることで水に体積変化をさせるのではなく、離れ異なる場所に温度差を設け続け、その間に水を循環させることで非常に効率良く動力を得る。それは、経済世界の「分業」を連想させる。人と人の間で、あるいは、国と国でも「分業」することで富が増大し、多くのものが生産される、というアダム・スミスの考えのようだ。ジェームズ・ワットの蒸気機関が備える復水器は、異なる場所を異なる状態に保ち続けることで、動力を得るまさにアダム・スミスの「分業」に見える。

 そして、ワットが蒸気機関に採用した「調速機」はアダム・スミスが言及した「神の見えざる手」そのものである。

 遠心調速機は回転する軸の回りのおもりが遠心力により外に振れることを利用する。蒸気機関の場合であれば、おもりの外への振れがシリンダーへ蒸気を導くバルブを閉じる方向に作用するようにしておく。出力が上がり回転が速くなるとおもりが振れ、バルブを閉じようとし、出力を抑える。出力が下がるとおもりが戻りバルブを開こうとし出力を上げる。 この逆方向の制御(負帰還)の微妙なバランスにより機関の出力を一定に保つ。機関に負荷がある場合でも作用するのでより正しくは出力よりも名前通り速度調整を行うものである。  Wikipedia 「調速機」
 蒸気機関の回転が速くなると、重りが繋がれた「手」が遠心力で上に上がる。遠心力で上がる手は、蒸気機関のバルブを少しだけ閉じる。そして、回転速度が元に戻る。そして、回転速度が低下すると、重りを持つ「手」に働く重力が遠心力に勝り、手が下がる。そして、蒸気機関のバルブを開く。そして、蒸気機関の回転速度は元に戻る。これは、まさに「神の見えざる手」である。遠心力と重力のバランスを原動力として、オーケストラをタクトで指揮する指揮者のように、蒸気機関の回転速度を制御する「調速機」、これはまさに経済活動を操る「神の見えざる手」である。「人々が自らの欲求と窮乏の追求することが、経済を発展させ富を生み出す」という、「見えざる手」と瓜二つに見える。
...he intends only his own security; and by directing that industry in such a manner as its produce may be of the greatest value, he intends only his own gain; and he is in this, as in many other cases, led by an invisible hand to promote an end which was no part of his intention.  Wikipedia 「国富論」
 アダム・スミスがジェームズ・ワットから得たものは、「技術イノベーションの重要性」だけでなく、実は「分業」や「神の見えざる手」といったものへのインスピレーションや、それらを確信するバックグラウンドでもあったのかもしれない。そんな想像をしながら、経済学と工学を繋げてみるのも面白いかもしれない。

2007-11-15[n年前へ]

「喉越し過ぎるビールの速さ」と「ポタージュスープのトロみ」を味わう 

 料理の美味しさについて調べていたとき、結局のところ「違い」が美味しさを生んでいるんだ、という言葉を聞いた。 それが、居酒屋でビールなら、ジョッキに注がれた黄金色のビールと上に乗る白い泡の違い、飲むうちに変わっていく味や食感のグラデーション・移り変わり・違いがビールの美味しさの大きな要素になっている、なんていう話を聞いた。

 「ビール」「違い」「美味しさ」と言えば、尾崎邦宏氏の「レオロジーの世界」を読んでいるときに、一番気に入ったのが「人が飲み物を飲むときの、液体の粘度と飲むときの速度(抵抗)の関係」を示すグラフだった。 それは、流れの速度で抵抗が変わる非ニュートン液体を被験者に飲ませ、被験者たちが「どのくらいの速度(また、それに応じて変わる抵抗)で飲み物を飲んでいるか」を確かめた結果である。 面白いことに、飲み物の飲み方に関して被験者ごとの違いはなく、誰でも飲み物の粘度に応じて「同じような飲み方」をしていたという。

 粘度が10Pas以上の高粘度の飲み物、たとえばポタージュスープのような飲み物は、10 s^-1 程度の定速度で飲み込む。 非ニュートン液体は流れの速度で抵抗が変わるから、それは、スープの粘度の違いを「飲むときの抵抗の違い」として味わっている、ということになる。 トロトロしたポタージュスープを飲む時はポタージュが喉の中を伝う強い抵抗を味わい、サラサラとしたスープを味わう時には軽めの抵抗を楽しむ。

 その一方、粘度が0.1Pas以下の低粘度の飲み物、たとえばビールなどを被験者たちが飲むときは、飲むときの抵抗値が一定になるように「飲み物の粘度に応じて飲む速さを変え」飲んでいた。 つまり、粘度が低い液体は早い流速で飲み、粘度が高めの液体は若干遅く飲んでいた、ということである。 ジョッキの中のビールを飲み込むときには、人は、そのビールがどのくらいの流速で喉の中を駆け抜けていくかを味わいの「違い」として楽しんでいる、ということになる。

 空気の振動も、それがひたすらに一定単調だったなら、それはただの「音」に過ぎない。 しかし、音の高さが次々と変わっていくとき、それは音楽になる。 口に入れた途端に溶けていくアイスクリームの食感や、舌の上で甘みや辛みや苦みのバランスを複雑に変えていく味噌の味や、渓流下りのように速度を大きく変化させながら喉の奥へ落ちていくビールの喉越し、色んな違い・変化が「美味しさ」や「楽しみ」を作り出している。 色んな物理単位を鍵にして、食感の違いや、味の違いや、喉越しの違いが語られているのを見ると、何だか少し面白い。 そんな物理単位を「味の違い」として眺めることができるようになれば、理科年表を見るだけで思わずよだれが出てくるかもしれない。 そういう人に私はなりたい!?

なぜ液体はドロドロ・サラサラしているのですか?粘性とは液体の粘度と拡散ビールジョッキ






2008-01-21[n年前へ]

「水に濡れた白服が透ける理由」と「白色顔料の歴史」 

 「なぜ白い服は水に濡れるだけであんなにも透けるようになるのか考えてみた」という日記を読んだ。着目点は素晴らしいのだけれど、残念ながら正解には辿りつけていなかった。リンク先に書いてある考察通りであれば、正面から眺めた白服はスケスケの透明に見えてしまうことになる。しかし、現実にはそうではない。


図解 図解  まず、白服が透けずに「白色・照明光色」に見える理由は、白服を形作る「繊維」と「空気」の屈折率が異なることにより、白い服(を形作る繊維)の中に進入した光が散乱し、(その下に到達せずに)白服から出てくる光が多くなるからである。繊維と空気では、屈折率が1.5程度と1.0と大きく異なるため、繊維・空気の境界で光が反射・屈折を繰り返すのだ。


図解 図解  しかし、白い服が水に濡れたときには、状況が異なってくる。水の屈折率が1.3強であるため、繊維と水の間の屈折率差が小さくなり、繊維と空気の間で反射・屈折があまり生じなくなってくる。その結果、照明光が白い服をそのまま通過して、服の下に到達・反射した後に、また白い服を透けて外に出てくる…ということになる。


 だから、屈折率が1.5程度であるサラダオイル、つまり繊維と同じ程度の屈折率の液体を白い服に振りかけてみれば、白い服がスケスケ透明服に大変身してしまうことになる。だから、そうなっては困る白い水着などでは、繊維を中空にすることで、水に水着が浸かっても繊維中に空気と繊維の境界が保持されることで光を散乱させたり、あるいは、水より屈折率がさらに高い白色顔料を繊維中に混ぜることで、光が繊維中で散乱するように工夫するのである。



 ところで、たとえば油絵を考えたとき、顔料は油に包まれていることになる。青や赤といった「色をつけるための顔料」ならば、必ずしも顔料と油の間で反射・散乱などは生じなくても良い。それどころか、顔料と油の屈折率が近いほうが都合が良いことが多い。そこで、顔料を包み込む媒体として、(色顔料と同じ程度の)屈折率が高いものが徐々に使われるようになった。


 しかし、白色顔料の立場から考えてみると、これはマズイ事態である。なにしろ、顔料と油の間で反射・散乱を繰り返さなければ、「白色」が生じないからである。そういうわけで、ずっと昔には屈折率1.5程度の白色顔料も使われていたが、現在では屈折率が2.7ほどもある酸化チタンなどが白色顔料として使われることが多い。


 …というのが、「水に濡れた白服が透ける理由」から「白色顔料の歴史」も透けて見えてくる、という話である。ふと目にする色々なものは、すべて繋がっている…という、そんな話だ。残念ながら、水に濡れた白服を目にしたことはないのだが。

図解図解図解図解






2008-02-22[n年前へ]

「圧力センサ」アクセサリを買う 

 「圧力センサ」アクセサリを、ひとつ買った。直径2cmほどの半球に液体と粒子が封入されていて、半球断面に圧力をかけるとその圧力に応じて色が変わる、というアクセサリである。深い青色や、碧がかったマゼンタや…いくつかのタイプがあったけれど、そのどれもとても綺麗なアクセサリに見えた。

 小さな半球状のアクセサリを、手首にあてて眺めていると、ドクンドクンと自分の脈拍が色づきとても綺麗な模様に見える。血管中の血液の圧力が、「圧力センサ」アクセサリの平面部分を変形させ、そして、アクセサリの色味を変える。そして、その光りかたを変える。

 アクセサリの製造過程での材料ブレ・組み立て精度ブレなどもとても大きいことだろう。したがって、おそらく、アクセサリの固体ごとに「見え方」はずいぶんと違っているはずだ。そして、脈拍の出方だってずいぶんと人によって異なっていると思う。

 だから、このアクセサリで眺める人の脈拍は、どれ一つとして同じ色はないに違いない。色の変わり方も、みんなそれぞれ違うだろうと思う。人それぞれ違う色を、人それぞれ違う脈拍を、そんなものを眺めることができそうで、直径2cmほどの「圧力センサ」アクセサリを、ひとつ買った。

圧力センサ・アクセサリ






2008-03-13[n年前へ]

武藤鉦製薬「610ハップ」で温泉気分 

 温泉気分に浸ることができる「温泉の素」というものはたくさんある。けれど、「温泉気分」に浸ることはできても、「温泉泉質」に浸ることができるものは実はほとんどない。たとえば、温泉の成分の代表格である「硫黄」が入っている「温泉の素」はあまりない。いや、実際には、ほとんどない。

 しかし、数少ない本当の「温泉泉質」を楽しむことができるのが、武藤鉦製薬株式会社の「610ハップ」だ。主成分はほぼ硫黄と消石灰……という、まさに自然の温泉成分そのまま、である。売れ筋商品ではないと思うけれど、薬局に行けば、きっと棚の片隅においてあると思う。

 この「温泉の素」がどれだけ本当の「温泉の素」かというと、数年前の「白骨温泉の温泉(白濁)偽装問題」で使われた「温泉の素」がこの武藤鉦製薬株式会社の「610ハップ」であった、ということを聞けばわかると思う。白骨温泉のお湯が白濁しなくなってしまったとき、困った温泉旅館が使ったのが、この「610ハップ」だからである。つまり、老舗の白骨温泉の温泉旅館も認めた「温泉の素」が「610ハップ」だった、ということである。

 「610ハップ」はボトルに入っているときは赤褐色の液体だが、これをお湯に少し(大サジ2杯程度)たらすとお湯はどんどん白濁していく。そして、回り一体は硫黄の匂いに包まれる。……一言でいってしまえば、近所迷惑の「温泉の素」でもある。しかし、その温泉効果は抜群だ。ニキビも消えるし、お肌は間違いなくスベスベになる。何しろ温泉気分のイメージだけでなく、硫黄大量投入の本物温泉泉質なのだから。

 ちなみに、本物温泉・硫黄大投入の薬品だから、浴槽や周辺金属はあっという間に黒ずみ、劣化していく。……というわけで、使うにはある程度の覚悟が必要な「温泉の素」である。しかし、500円でお釣りがくる安上がりな「本当の温泉の素」でもある。もしも、知らない人がいたら、お勧めしたい(けれど、匂いや金属の腐食など覚悟もいる)のが武藤鉦製薬株式会社の「610ハップ」だ。

610ハップ








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