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ひらめき☆ときめき サイエンス

プログラムの実施の様子
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プログラムの実施の様子

千葉大学

身近にあるリズムとかたちの科学

整理番号 HT3022

実施担当代表者

櫻井 建成(さくらい たつなり)

大学院理学研究科物理学コース・准教授

開催日

平成 19年 8月 24日(金)~ 26日(日)

開催会場

千葉大学理学部2号館403号室

住所:千葉市稲毛区弥生町1-33

関連URL

 http://physics.s.chiba-u.ac.jp/tatsu/hirameki/index.html 

実施の様子

 私たちの目にふれる現象の多くは時間変化し、空間的"かたち"を作り出しています。心臓の鼓動など、リズムを刻むように周期的に変化する現象もあります。私たちは、"リズム"の発生とそれを基にした"かたち(パターン)"の形成に興味を持ち研究を行っています。さて、身の回りにある題材を用いた実験で、自然発生する"リズム"や"かたち"を確認することもできます。それらの実験でリズム現象共通の特徴を理解し、また時には、他の新しい性質を見つけることも可能です。自分の手を動かし、頭を使って考え、新たな性質を見つけ出す楽しさや難しさを感じ取っていただくことが目的の一つです。そのため、8月24日(金)~26日(日)の3日間のうち2日間を実験(図1)と各グループでの実験結果の考察(図2)に使い、最終日を発表準備と参加者全員の前での発表(図3)と質疑応答としました。

 私たちのプログラムでは、実験の進め方やまとめ方を参加者自身に考えていただき、実験担当者は適宜アドバイスをすることとしました。また、発表時にさまざまな視点からの議論をするため、千葉大学を中心に、京都大学、産業技術総合研究所の若手研究者や千葉大学、東京大学の大学院生・学部学生らに本プログラムの実験補助として加わっていただきました。実験担当者と補助者は下記8つの実験グループに一人以上配置し、また、参加者と実験担当者が密に接するよう担当以外の実験グループの参加者とも話す機会を設けるように心がけました。下記実験テーマにおいて事前にアンケートを取り、各テーマ1人~3人で実験、議論、発表を行いました。

実施の様子_写真1   実施の様子_写真2   実施の様子_写真3
図1:実験風景   図2:発表のための議論   図3:発表風景

(1) BZ反応による画像処理
(2)ペットボトル振動子
(3) 動き回る液滴
(4)せっけん人工細胞
(5) トラウベの人工細胞
(6)ろうそく振動子
(7)ミルククラウン
(8)アンチバブル

以下、参加者が行った実験結果について抜粋して簡単に紹介します。
(1)自分の写真をデジタルカメラで撮影し、それを作った化学反応(BZ反応)系に照射すると自分の顔がジワジワと浮き出てきます。化学反応で画像処理ができる例として有名で、参加者が行った実験結果を図4に示します。
(2)ペットボトル振動子の作成から、いろんな形で「振動子の連結」を考え実験すると、振動の仕方が「同位相」「逆位相」など様々振舞を示します。参加者が行った実験結果を図5に示します。
(3)ここではペンタノールというアルコールを使って、その液滴が自発的に動く実験を行いました。ただの液体だったはずのものが生き物のように動き回り、分裂したり、融合したりもする様子を観測し、参加者が考えた発生メカニズムを発表し議論しました。参加者の発表時の実験結果のスケッチをを図5に示します。

他の実験についての簡単な説明はホームページにて紹介しています。最後に、3日間という短い期間に、実験から発表までを行ったため、"リズム"現象と"かたち"の形成についての学術的な面白さの議論が十分できませんでした。今後はその学術的なバックグラウンドも議論できる機会を設けたいと考えています。

実施の様子_写真4   実施の様子_写真5   実施の様子_写真6
図4:BZ反応による画像処理   図5:3連結ペットボトル振動子   図6動き回る液的のスケッチ