東北大学・探求型「科学者の卵養成講座」(グローバルサイエンスキャンパス協定事業))

東北大学・探求型「科学者の卵養成講座」(グローバルサイエンスキャンパス協定事業)

平成29年度 活動ブログ

平成29年度 活動ブログ養成講座の活動を記録しています

2017.07.27

第三回目科学者の卵を終えて

こんにちは。岩手県立一関第一高等学校の八幡佑奈(やはたゆな)です。昼間と夜の寒暖差が激しい今日この頃ですが、みなさんいかがお過ごしでしょうか。体調に気をつけたいですね。

早速ですが第三回目の科学者の卵を振り返ろうと思います。今回、次の3つのことを行いました。
1つ目は、サイエンスカフェ
長神 風ニ先生による「科学・社会・生命倫理」
2つ目は、浅井 圭介先生による「進化する航空機 〜ライト兄弟から火星飛行機まで〜」
3つ目は、中村 教博先生による「磁石、隕石と原始惑星系円盤」
でした。

*1つ目について
講演が開始していきなり難しい質問を問われました。
「2017年から、5〜10年後に初めて実用化されそうな技術を想像してみてください。」
5〜10年後という科学が発展するのには短い、けれども発展する可能性はある期間を考えるのは私にとって難しいと感じました。みなさんはどんな技術を想像しましたか。ちなみに私はプラナリアの遺伝子を使って傷が素早く治るという技術を1番に考えました。今考えると、5〜10年以内には難しいかもしれませんね...
まず、このような考えに対して、「予想される悪いこと」をグループで考えました。私の考えに対しては、プラナリアの減少で生態系が崩れてしまうのではないかという指摘がありました。
次に、この指摘に対して「解決策」を考えました。私の場合、プラナリアは1個体を何度も分離すれば、何個体でもできる性質をいかすという解決策を考えました。
また、講話の中であった、「研究者・技術者の責任」がどこまでなのかについては、2つの考えどちらにも納得し、正解があるのかさえわかりませんでした。
最後に先生がおっしゃっていた2つのこと(「普通の感覚」を忘れないこと、違う世界とつながり続けること)は、科学を担う人だけではなく、自分を高めるために必要なことだと思ったので、心に刻みながら生活をします。

*2つ目について
正直に言うと、今まで私は航空機の分野に興味をもったことがなく、この講演は私が理解するのは無理だと思って諦めていました。しかし、先生が基本から教えてくださったおかげで、全てではありませんが理解することができ、この分野に関して興味が湧きました。レポートはほぼ真っ白でしたが、私の気持ちは好奇心で満たされる講演でした。初めて知ったことはたくさんありましたが、特に印象に残っているのは3つあります。
まず、ベルヌーイの定理です。
紙と紙の間に息を吹きかけると磁石のようにくっつくことの不思議さが解決されました。
また、クッタの理論を利用した翼の形状が圧力差をうみ、揚力が発生するということを聞いたとき、不思議な気持ちになりました。なぜなら、飛行機は飛ぶものという認識だったので、なぜ飛ぶのかなどということは考えたことがなかったからです。この経験から、自分が興味がなくても「なぜ」を追究してみようと思いました。
さらに、「翼が台風を発生!?」という部分について個人的に質問をしたところ、動画を見せてくださり、翼から新体操のリボンがでているような空気の流れに魅せられました。
安定性についてが短かったので、もっと聞きたいと思いました。
私にとっては視野を広げてくれた講演でした。

*3つ目について
「約23㎝のバスケットボールと約2㎜の地球が約250㎝離れているのが本当の地球と太陽の距離を縮小したもの。」
そのような内容を見て、聞いて、教科書を見ても想像できなかったことが可視化されました。今回の講演で学んだことは3つあります。
まず、惑星は太陽に物質が落下してできたものだということです。私達が住んでいる地球も落下しないとできなかったということなので、地球は偶然の産物なんだなと思いました。
また、地磁気は77〜78万年前に逆転したことを聞いたので、それによって何が起こるのかを質問してみました。先生によると、逆転するとき磁場が乱れるため、太陽風が地球に当たって、雲を形成し、そうすると、太陽がうまく当たらないため地球が寒冷化するかもしれないとのことでした。しかし、私達が生きているであろう100年の間には起きる可能性は低いということを聞いて安心しました。
さらに、岩石は冷えるときに地磁気を記録するということ、コンドリュールの形成では、加熱と冷却を繰り返すことから、なぜ隕石が必要なのかがわかりました。今まで、どうして隕石が必要なのかがわかっていなかったので、知ることができてすっきりしました。

長文になってしまいましたが、今回も楽しく、興味をそそる講演ばかりでした。次回の英語サロンがとても楽しみです。

投稿者:事務局 |個別ページ

2017.07.27

第三回科学者の卵養成講座を通して考えたこと

 私は悟った。実の情報が存在するならば、偽りの情報も存在する事を。よくある言葉として、「インターネットを使用する際必要とされるのが、メディアリテラシーである。」が挙げられる。このことは、インターネットに限らず日常生活にも当てはまると考えた。

 私は先日、東北大学のGSC(グローバルサイエンスキャンパス)、飛翔型「科学者の卵 養成講座」に参加した。そこで私は航空機についての講義を受けた。私は「揚力の発生」についての話で「悟った」のである。

「飛行機が飛ぶ理由は」と聞かれた場合、大抵多くの人は「翼に揚力がはたらくため」と答えるであろう。しかし、なぜ揚力が発生するのかを正しく説明することが出来る人は僅かである。なぜなら誤った説が広まっているからである。私も誤った情報を信じていた。

なぜ飛行機は飛ぶのかという疑問を多くの解説書や教科書が間違って解説しているということが今回分かった。説明として、飛行機が動いている時、翼の上面を通る空気が翼の下面の空気より速く動く事で上面の気圧が下面より低くなり、揚力が発生する。このことに問題はない。問題はなぜ翼の上を通る空気だけ速く流れるのかということである。ここに、誤った説明が存在するのだ。よくある間違いとして、「等時間通過説」があるようだ。「飛行機の翼の断面を見ると、上側が凸型の形状をしている。空気が翼に当たると翼の上面と下面に分かれる。上下に分かれた空気は後部に同時に到着しなければならない。上面は凸型な為、平らな下面と比べると空気の移動距離が長い。その為、上面の空気が速く流れなければならない。よって上下に速度差が生じる。」というのが等時間通過説である。この誤った説が普及してしまい、NASAは公式に警告文を発表している。等時間通過説では説明が出来ないことがある。それは、背面飛行である。背面飛行は裏返しになって飛ぶ為、翼の凸型は下側になってしまうが、戦闘機や曲芸機は問題なく飛行している。この説の問題点は前提条件にある。空気が後端に必ず同時に到着するという仮定に根拠が存在しないのだ。では、なぜ揚力は発生するのか。それは、翼の周りを気流が循環しようとする力が関係している。飛行機が前進し始めると、空気は翼の上下に分けられる。翼の後縁は尖っている。翼の上下を通る気流を滑らかに合流させるようにする為である。分けられた空気が再び出会うとき下側の空気は回り込もうとする。しかし、空気は尖った角を回れない為、反時計回りの渦が発生し、後方にはがれて行く。渦が全く無い流れの中で渦が生じると同じ強さで反対方向に回転する渦が同時に発生する。その為、反時計回りの渦を打ち消すように時計回りの循環が発生する。この循環が上面を通る流れを加速させる。上面は、前方から来る風と同じ向きに気流が循環するので速くなる。しかし、下面では前方から来る風が気流の循環という抵抗によって遅くなる。よって速度差が生じ上面の気圧が低くなり機体が浮く。飛行機は翼端渦と呼ばれる、後方に向かい循環する気流のロープのようなものを残す。翼端渦が実際に出来ることによりこの理論は裏付けられている。なぜ、下側の空気が回り込もうとするのかは今回、私は分からなかった。しかし、今まで私が信じていた「等時間通過説」は偽りの真実であるということは明確になった。実際インターネットにアップされている風洞実験の映像を確認してみると、空気の流れは後端で同時に合流しないことが分かった。上面を流れる空気が先に到着していた。つまり等時間通過説は間違っていることが分かった。調べて見たところ、この誤った説は日本国内の飛行機の説明で8割も使用されているらしい。

 流体力学は複雑で様々な考え方が存在するとことは分かる。しかし流石に、間違えすぎではないか。8割の説明が誤っているとしたら、誤った情報を提供したことになってしまう。教科書までも間違っているのなら何を信じれば良いのだろう。このGSCでの体験で私は「悟った」のである。偽りは何処にでも存在すると。信じるか信じないかはあなた次第だと。

 今回の件から言えることが一つ有ると思う。風洞実験の映像を見ると等時間通過説の間違いは誰の目から見ても明らかだ。つまり、実験を行えば誤った理論は生まれずに済んだと考えられる。研究者は実証という過程を省いてしまったようだ。ここから導き出せることは、「自分で物事を確認せよ」ということだ。

 IT革命により私たちの情報量は飛躍的に向上した。その結果、現代社会では「メディアリテラシー」という能力がより一層必要とされている。溢れかえる情報の中、この情報は正しいのか、この情報を信用するのかといった、情報の取捨選択を各自で行わなければならないと言われている。

 今回の件を通して私は考えた。私たちが情報をインプットする際、メディアリテラシーを利用し、自分自身で確認するというプロセスを踏むべきだと。例えば、教科書に書いてある内容であるので間違いは無い、と決めつけるのでは無く、自分で試せる事は行ってみるという姿勢が大切だと考えた。自分で考える、行動を起こす、今に始まった事では無いはずだ。数多くある情報の中で正しいものを摑みたい。

横浜市立横浜サイエンスフロンティア高等学校 1年内田舜也

投稿者:事務局 |個別ページ

2017.07.27

第三回科学者の卵養成講座に参加して

 こんにちは。仙台二華高等学校一年の梶川友寧です。
 先日、科学者の卵養成講座第三回目の講義に参加しました。


 最初の活動は、長神先生によるサイエンスカフェでした。
 「科学、社会、生命倫理」という題材で、班内のメンバーで、これから出来るようになるであろうことや、その技術が悪用された時どのような問題があるかなどを話し合いました。
 私は、芸術的センスや運動能力のある人の遺伝子を他の人に組み込んで、その能力を手に入れられるようにできるのではないかと考えました。しかし、それを用いることで、宗教的、政治的思想を組み込まれたり、詐欺、遺伝子が合わなかったときのトラブルなど、悪い影響もあるのだなと思いました。
 他の人の意見でも、VRでその空間内で時間を操作し、夜や昼などを自分で調整するという場合、周りの環境に適応できなくなってしまい、健康に被害を与えるだとか、ロボットが授業するという場合では、もしロボットが感情や思想を持った時、授業で問題行動を起こしたり、思想を押し付けたりするのではないかという危険も考えられました。
 これからのことを考えていく中で、生活を便利にしていく技術だけについてだけでなく、その裏側に隠れている危険性についても考えなくてはいけないのだなと思いました。物事には良いことだけしかないということはないのだということを実感しました。


 午後の最初の活動は、浅井教授の「進化する航空機~ライト兄弟から火星飛行機まで~」という講義でした。人々が空をとぶのを夢見ていた時代で、ライト兄弟のように科学的な視点で「空を飛ぶ」ということを追い求め、今の飛行機の原型となるものをつくった人々について学び、人が空をとべるようになるまでにここまでの努力を要したのだとわかり、今の科学技術は今まで積み上げてきたものの結果なのだということを改めて実感しました。また、私達自身でも紙を切って紙飛行機をつくって飛ばすことで、どのような工夫をこらせばより長く飛べるのかを考えました。しかし他の人も私もあまり長い距離を飛ばすことはできなかったので、「空を飛ぶ」ということはとても難しいのだと思いました。


 次の講義は中村教授の「磁石、隕石と原始惑星系円盤」でした。こちらの講義では、惑星系の円盤がどのようにできるかということを磁力などに注目して説明してくださいました。遠心力と引力により円盤状になるのだと知り、なるほどなと思いました。そして微惑星ができて、それが集まってあ今ある惑星や小惑星となり、惑星系ができるのだと知り、宇宙って神秘的だなと思いました。まだ高校一年生で知識も不足しており難しい講義だったのですが、私達の住む地球、そして太陽系のはじまりにも関係していたので、とても興味深い講義でした。


 私事ですが、いつも学校のメンバーで昼食を取っていたのですが、今回はサイエンスカフェで同じ班だった友人ともう一人新しくできた友人と一緒にご飯を食べました。いつものメンバーもすごく楽しいのですが、今回新しい友達ができてとても嬉しかったです。


 次回の科学者の卵養成講座も積極的に参加したいと思います。ここまで読んでくださりありがとうございました。

投稿者:事務局 |個別ページ

2017.07.26

未来の技術って...❓

 皆さんこんにちは。 仙台二華高校の金井智奈です。

 さて、先日の第三回科学者の卵はサイエンスカフェと講義二つという、なかなか内容の詰まったものでしたね。

 <サイエンスカフェ ~科学・社会・生命倫理~>

 皆さんは、5~10年後に実用化されそうな技術、と聞いてどんなものを思い浮かべましたか?

 私は、「超小電力で作動する電気機器」を思い浮かべました。今でも「省エネ家電」などと呼ばれ普及しているものもたくさんあります。エアコンや冷蔵庫は、CMでもよく紹介されていますよね。しかし、それでもなお電力に頼れる将来を確信できていないのですから、これからもっと「省エネ」分野での研究が進むのではないでしょうか。

と、将来の電力について考えると、「発電方法」もまた、重要な問題ですよね。

 今の日本の電力はほとんどが火力発電と原子力発電でまかなわれていることは、皆さんもご存知だと思います。東日本大震災時の福島原発事故の影響で、原子力発電に反対する声が大きくなりましたが、火力発電では、大量のCO2を排出します。ではなぜ、ほかの発電方法を使わないかというと、火力発電は発電効率がとても高いからです。発電方法は今、よく研究されている分野の一つなので、きっと発電効率がよく、かつ、CO2排出量が少ない方法が発明されると思います。

 初めは、このように身近なことを考えていたのですが、色々と考えているうちに、どんどん想像が膨らんでいきました。

 無人で飛行機を飛ばせれば、勝手に荷物を運んでもらえて便利になるのではないか...植物の光合成を人の手によって盛んにさせられれば、CO2が減り、地球温暖化を抑制できるのではないか...。

 同じグループの人のアイデアも、なかなかに発想力に富んだもので、とてもおもしろかったです!

 そして、長神先生のお話の中で、とても印象深かったことがあります。それは、Thunderbirdで見える昔と今の社会常識の違いです。

 主要な登場人物は全員男性、公共の場所でも構わず喫煙などということは、最近の映画では絶対といっていいほど見られませんよね。10,20年後には新しい常識が生まれているかもしれない、と改めて考えさせられました。

 <講義 ~進化する航空機~>

 浅井先生の講義では、二つの実験が印象的でした。 

 私は、講義の予習として飛行機について調べるまで、羽根の構造についても理論的に何となく知っているだけで、よく分かっていなかったのですが...、カエルの実験によって体の感覚を通じスーッとて理解できました!「ベルヌーイの定理」と聞くと難しく思われることも、すごく自然なものとして理解できるんだ!と思い、とても身近に感じました。

 また、さらに、この揚力が発生する際の翼周辺の空気の循環によって、雲が渦を巻く映像は、幻想的ともいえる見たことのない風景でした。

 そして、二つ目の紙ヒコーキを作る実験。重心が空気の作用点より前方にあること、上反角を作ること、先生からのアドバイスにならって作ってみると、確かに長く安定して飛びました。紙ヒコーキのように簡単なものでも、科学で証明されていることがそのまま当てはまるのだ、と改めて感じました。

 航空機に乗って宇宙旅行、火星探査飛行機など...航空機分野にはまだまだいろいろな発展の方向がありますね。それこそ、サイエンスチャレンジの話題だった「5~10年後、実用化するもの」の一つかもしれませんね。

 <講義 ~磁石、隕石と惑星系円盤~>

 この講義全体を通して分かったことは、「宇宙にはまだわからないことがたくさんある」ということです。当たり前だと思うかもしれませんが、これを頭に入れておくことは重要なのではないかと思います。わからないことが多い、だからこそ、どんなこともはなから否定することはしない、という姿勢が大切なのではないでしょうか。

 また、宇宙はスケールも物質の成分も地球とは全く違いますが、一方で、地球環境でも見ることのできる現象もあります。例えば、磁石を焼いた前後で違いを見る実験。焼いた後は高温のためにスピンがバラバラになり、しかし冷えると元に戻り磁気を取り戻す、という私たちが机の上で見れる現象が、宇宙の重要なカラクリの一つなのです。

 宇宙はわからないことだらけではありますが、そうであるからこそ、5~10年後、もしくは20~30年後に明らかになることがたくさんあるかもしれません。今回の講義をきっけに、これからの研究に関心を向けていきたいなと思いました。

 

投稿者:事務局 |個別ページ

2017.07.24

第三回科学者の卵/メーヴェは飛ぶ??

おはようございます。宮城県仙台二華高等学校の立石朱紗美です。大変遅くなってしまいましたが第三回講義の感想をまとめたいと思います。
1.サイエンスカフェ
メディカル・メガバンク機構の長神先生のお話と共に話し合いを行いました。いいことの裏には悪い面がある。いいことというのは、ある面から見たときの姿であってそれを悪用していく道もまた考えられること。私は将来研究者になりたいと考えています。今回の長神先生のお言葉は、「人の役に立つ」ための研究を行う研究者が常に向き合っていかなければいけない現実なのだと思いました。今から将来の技術を、その活用を予測することはできませんが、今からでもできることとして、新技術のニュースも別の視点を持って技術の活用を考える、「一歩はなれて」見る、そんなことをしていきたいと思いました。
2.進化する航空機/浅井圭介教授
浅井教授からのご講義でした。
まず飛行機が誕生した歴史をたどり、飛行機はなぜ飛ぶのか?という航空機の機構や工夫のご講義をしていただきました。教授のご講義を聞きながら、てっきり飛行機はジェットエンジンで飛んでいると思っていた自分が恥ずかしかったです。飛行機の翼の形状や尾翼がついている理由、今まで考えたこともありませんでしたが説明を聞くと全てがあの安定した飛行の構成要素になっていると知り感動しました。また自分で紙飛行機を作り飛行実験も行いました。紙を少し折るだけで驚くほどスウッと飛んでいくのを見て、ぜひ普通の紙飛行機(長方形の紙を折って作るもの)も同じ原理を使って改良してみたいと思いました。飛ばし方についても空気に乗せるように、など飛行機の形状と相性のいい飛ばし方等も探してみたいと思います。
3,磁石、隕石と原始惑星系円盤/中村教博教授
惑星の誕生の過程を学びました。ガスやダストが集まってきたとき、私はそれらが次第に中心へ一直線にまとまっていくのだと思っていたのですが、ぐるぐる回転しながらまとまっていくのだと聞いて教科書の渦を巻いた星雲の写真が頭に浮かびました。なぜ惑星は公転するのか?なぜ渦を巻いた星雲が生まれるのか?今まで何も疑問に思ってこなかったものが「そうだったんだ!」と一気にクリアになる感覚、科学者の卵養成講座で受講するたびに感じるこの爽快な感覚が科学を勉強している最大の楽しさだなあと実感します。そして何より興味深かったのは、隕石が星の磁場を記録しているということでした。「隕石は星からの手紙」とよく言いますが、そういった意味も含まれていたのですね。事前に予習したときには分からなかった磁場の記録のしくみもよく理解することができました。星や宇宙について調べるときに、磁場が大きな手がかりとなりうるということ自体私はよく知らなかったので驚くと共にとてもわくわくしました。
ブログの更新が遅くなってしまい申し訳ありませんでした。

投稿者:事務局 |個別ページ

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