ELCAS・最先端科学の体験型学習講座(京都大学理学部)未来の科学者養成講座

ELCAS・最先端科学の体験型学習講座(京都大学理学部)未来の科学者養成講座

オープンコアコース第6期

第1回 《地球》  平田 岳史 教授 理学がデザインする惑星探査計画
第2回 《生物》  幸島 司郎 教授 見たい!知りたい!分かりたい!
氷河から熱帯雨林、ヒマラヤから海中まで
第3回 《数学》  吉川 謙一 教授 多項式に対するフェルマー最終定理
第4回 《宇宙》  嶺重 慎 教授 ブラックホール天文学:日常と非日常のはざま
第5回 《物理》  藤 定義 准教授 流れる
第6回 《化学》  安藤 耕司 准教授 分子の世界 -- 生命エネルギーを支える電子とプロトン

2014年 2月

    第6回

    分子の世界 -- 生命エネルギーを支える電子とプロトン

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    2014年 2月 1日(土) 安藤 耕司 准教授
    概要:物質は原子や分子から成り立ちます。分子は固有の形すなわち構造を持ち、物質の性質と密接に関連します。高校教科書等に見られる化学構造式は便利な概念図ですが、より詳細には原子核の周りを電子が雲のように取り巻いており、その様相が分子の性質や変化を規定しています。講義の前半は、このような分子の世界を概観します。分子の世界を支配する基本法則は、量子力学と統計力学です。しかし、現実の物質は複雑で、基本方程式を容易に解くことが出来ません。そこで、種々のモデルや近似を導入し、コンピュータを駆使します。理論計算化学の発展は近年著しく、複雑な液体や固体、さらには蛋白質などの生体分子系まで対象が拡がっています。講義の後半では、光合成に関わる蛋白質中を電子が伝達する経路を解析した最新の研究成果の概要を紹介する予定です。

      受講者の感想

    • 高校で習ったこともあったが、基本的なこと以外は全て大学レベルであり、難しいものだった。
    • 電子からアプローチしてタンパク質の研究をすることができるようになったということにおどろきました。
    • 化学の話は難しいが分かりやすかった。
    • 化学反応を物理的な観点からみるという発想がとても面白かった。
    • 今学校で習っていることと、全然違っていた。もう少し詳しく聴ける機会があればききたい。
    • 始めて見た3Dの画像が難しくて、電子というのがなかなか頭で理解できませんでした。ですが、電子の動きで反応がわかるかもしれないというのはおもしろいと思いました。
    • 途中参加だったにも関わらず、大変わかりやすく、興味深い講演でした。私も化学は好きではありませんが、大学以降本当にやりたい研究ができるよう、高校化学の勉強をしっかりしておこうと思いました。
    • 原子や分子の動きが波と同じようになっているということを実験などからもうすでにあきらかになっていて驚きました。電子の動きも、仕組みさえわかっていたら視覚的にも理解できるようにできるんですね!!
    • 普段使っているノイズキャンセリングイヤホンが音波の干渉を利用していると知って驚いた。
    • 化学は難しい!なかなかイメージできない、というのが大きいのだろうか…。しかし、分野を絞って考えると様々な面白いことがあるのだと感じた。
    • 化学と思っていたのですが生物にも深いかかわりがあり、色々つながっているんだなぁと実感できました。
    • 電子の移動に位相が関係しているということが興味深かったです。エネルギーの図が複雑で、面白かったです。早く大学に入って、もっと詳しいことを、沢山学びたいです。オープンコアコース以外でもこのような講義を実施していただければ、毎月でも是非参加させていただきたいです。
    • 電子に波の性質があると知ってとてもおどろきました。
    • HOMOとLUMOや位相がある、ということの説明が分かりやすかったです。研究についてのお話はとても興味深かったです。予想から計算して結論に至る過程まで教えていただけてよかったです。
    • 生体における様々な化学反応においても電子の移動があることは興味深かった。HOMO、LUMOをもう少し詳しく話してほしかった。
    • ELCASで学んだことがいくつか出て来たので、今までに理解できていなかった部分について知識を増やすことができたのでよかった。光合成という複雑な反応についても電子の動きを知ることで理解できるということに驚いた。
    • 理論化学については体験コースで話を聞き、あのときはHOMOとかLUMOについて全くよくわからなかったのが、今回のオープンコアコースを通じて理論化学について、そして電子と物質の関係についてよく知れた。とても興味深かったです。

2014年 1月

    第5回

    流れる

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    2014年 1月 11日(土) 藤 定義 准教授
    概要「ゆく河の流れは絶えずして、しかも、もとの水にあらず。」
    流れは、時に激しく乱れ、時に美しい渦や波を生み出す。この流れの多様性は、非線形性に由来する。
    気体や液体のように流れる物質の状態を流体と呼ぶ。流れは、原子や分子からなる離散的な粒子集団(流体)の運動であるが、連続な場の運動として近似することで自然に非線形性が導かれる。
    流れは、観察する時間のスケールや長さのスケールを選ぶ。氷河は「年」の単位では流れるが「日時」の単位では氷であり固体である。星間物質は、人間の時間や長さのスケールでは真空と見なせるほど希薄だが、宇宙のスケールでは銀河や星を形成するダイナミックに振る舞う流体と見なせる。
    原子核の衝突では、一瞬と思われる時間にクオークやグルーオンが融けて流体となる。
    生物の集団、バクテリアや魚や鳥の群れ、ですら連続な場、流体、として記述することが試みられている。
    この講義では、様々な流れを通して、離散と連続、非線形性(乱れと秩序)、場の記述、スケーリング則といった物理の基本的な概念を学ぶ。

      受講者の感想

    • 身近な事を含めてのお話だったので、とても面白かったです。今まで何も考えずに見ていたものが、奥深く感じられるようになりました。
    • 物理は全てきちんとした法則や秩序に従っていると思っていました。複雑で、秩序があるようでないようなものが理解されようとしていることが凄いと思いました。規則に気づくように努力することは面白いと思いました。また、ミクロとマクロで見え方がかなり異なるということが興味深かったです。次回も参加させてもらいたいです。
    • シャンパンの泡がなぜまっすぐにあがっていくのか、というのに興味がすごく湧きました。普段目にしているものを物理的に説明するのは難しいことはよくわかったのですが、それを自分で説明できるような人になりたいなぁと思いました。
    • 私も、電車にのりこむ集団の人々をみて、なにかあらわせないかなーと思ってたので、たのしかったです。
    • 流体力学の奥深さに感動した。
    • 動物の集団の動きを流れとして考えるというのが今までにない発想で興味深かったです。
    • 身の回りの流れを考えてみるとたくさん考え付いたので、興味がわきました。
    • 流れるというのに興味はもてたが難しかった。
    • 身近な現象を取り扱ってくださったので、興味深く話をきけました。
    • 物理の力学にはとても興味があるので、大変面白い講義でした。
    • とても興味深かったです。鳥の群れの行動パターンなどが物理の法則によって証明できる日がはやくきてほしいなと思いました。
    • 難しかった半面、非常に面白かった。数学と物理はやはり似て非なるものだと改めて実感した。
    • 少し難しい内容もありましたが、液体の記憶の分野の話がすごく興味深かったです。液体が固まる前に動かした方向へひびわれができるという映像が一番わくわくしました。
    • 「流れる」ことについて、身近な例から、ミクロやマクロな例まで、様々な所で「流れ」ていることが関わっていることがわかりました。
    • 液体の複雑な運動を方程式で記述できるということにはとても感動したが、ナビエ-ストークス方程式の導出は非常に難解だった。しかし興味をもったので、自分で少し勉強してみたい。
    • スケールの普遍性が面白かった。コーヒーのミルクの混じり合いから、大気の流れや、銀河の渦や星間物資まで出来るとは思わなかった。生物学的なものにも応用できるとは思わなかった。
    • ご講演ありがとうございました。色々な映像を交えて話してくださったので、とても面白かったです。「好きなことをやる。」心に留めておこうと思います。
    • 複雑な「流れ」をどんな風にあらわすか、というのは興味深かったです。微分はまだ習っていないので少々理解が難しかったですが、こんな風に考えていけば微分方程式ができるのかとわかりました。様々なシミュレーション等もおもしろかったです。
    • 力積とか微分とか高校で習った内容からとても難しい内容にまで触れた内容でとてもおもしろかったです。流れるという身近な現象の複雑さを垣間見たことで、世の中が面白いなと思えました。とりあえず随筆を読んでみたいと思います。

2013年12月

    第4回

    ブラックホール天文学:日常と非日常のはざま

    嶺重1嶺重2嶺重3

    2013年 12月 7日(土) 嶺重 慎 教授
    概要:現代天文学の課題を2つあげるとしたら、(1)現在の宇宙の姿とそこに至る歴史を 理解することと、(2)宇宙における生命の(そして私たちの)起源の解明でしょう。 まずは、古代から現代にいたる宇宙観の変遷を俯瞰し、天文学という学問の発展が 私たちにもたらしたものについて考えます。 ついで、私の専門であるブラックホールを例にとり、身近になってきた宇宙の 「日常的」側面と、逆に縁遠くなってきた「非日常的な」側面をお話します。 なお、学問の発展だけでなく、不可思議な天文学者の生態についても触れます。

      受講者の感想

    • 連星系銀河は落ちる自覚があるのに、銀河中心のブラックホールでは気づかないうちに落ちてしまうという点がとても興味深かったです。
    • だんだん吸い込むものとしか考えていなかったブラックホールが想像以上に興味深いことがわかり、とても良かったと思う。
    • とてもおもしろかった。ブラックホールについて本で読んだことがあったのですが、その書いてあった内容についてもくわしく分かったのでよかったです。
    • ブラックホールは前から興味があったので聞いていてとてもおもしろかったです。
    • ブラックホールが明るくなったり、暗くなったりする映像は呼吸しているっていうとおかしいかもしれませんが、そういうふうにみえました。MWはいなかでみました。街灯がなくても星の明りで明るかったのをおぼえています。
    • 宇宙の奥深さについて改めて感動した。
    • テーマがとても大きなもので、想像力がとても働いた。とても楽しかった。
    • ブラックホールのことを少し理解できたかなと思いました。
    • ブラックホールについて誤った知識をもってましたが、正しい知識を得られました!!
    • 今までで一番面白く、かつわかりやすく、宇宙に対してさらに興味を持った。有難うございました。
    • 降着円盤のガスが一定でないというのは言われてみれば確かなのですが、今まで勝手に一定の様に思っており、ブラックホールは赤外線で見た時明るくなったり暗くなったりすることを聞き驚きました。色々な本、読みたいと思います。講演ありがとうございました。
    • 分かりやすくて、非常に面白かったです。自分の興味のある分野の講演だったので、最後まで集中して聞くことができました。ガチガチの頭なんじゃなくて、ユーモラスなお方だったので、とても楽しかったです。
    • ブラックホールはなんでも“吸い込む”というイメージがあったので、宇宙ジェットの話には驚きました。ブラックホールをつくるというお話でも、ホーキング放射のお話がでてきて、貴なったので、難しいとのことでしたが、少し調べてみたいと思います。
    • 今回の講演では、知っていたことも含め、ブラックホールについて様々なことを知ることができたと思います。特に、最近の研究や、電波干渉計については興味深かったです。
    • ブラックホールについて今まで知らなかったことをたくさん学べた。ブラックホールは“吸い込むもの”というイメージがあったので、ブラックホールから出ているものがあることを知ってとても驚いた。
    • 宇宙についてやあまり興味がなかったのですが、今回のブラックホールの話はとても面白かったです。SFなんかでよく聞くような設定とは全く違う事実に密着した講演が面白かったです。
    • いろんな説とかがあって、それをもとにたくさん観測されて発見がされているのだなぁと思いました。ただ、説はあっても観測技術がおいつかないというのは大変そうです…。
    • ブラックホールは「黒い穴で吸い込む」ということしか知りませんでした。ガスを吸い込んで、周囲を回らせて天体の運動を変化させたり、X線で観測すると、とても明るく光ったりするということを知って面白かったです。
    • 初めて参加しました(子供に連れられて)。今日はもともと好きな天文学の話だったので、興味深く聞けましたが、数学や物理学の話だと、文系の私にはきついと思います。恐竜の話や超能力の話なら受講したいです。
    • 理学に興味のある娘の付き添いで受講させてもらいました。

    2013年11月

    第3回

    多項式に対するフェルマー最終定理

    吉川1吉川2吉川3

    2013年 11月 2日(土) 吉川 謙一 教授
    概要:フェルマー最終定理の多項式版を紹介します: 「nが3以上の整数ならば、 {f(t)のn乗}+{g(t)のn乗}={h(t)のn乗} をみたす互いに素で次数の和が正である複素数係数多項式 f(t),g(t),h(t)は存在しない」 この定理には、私の知る限り少なくとも二つの異なる証明があります。 一つは代数的で、多項式の微分を知っていれば証明を理解する事は 難しくありません。別の証明は幾何学的で、きちんと証明するには 大学3年程度の知識が必要ですが、直感的には理解しやすいです。 何故n=1,2では解があるのにn>2では解がないのかという疑問が、 或る曲面の形の違いを見る事で解明されるのですが、その過程を少し 詳しくお話しする予定です。

      受講者の感想

    • 普段学べないような定理の考え方などを教えて頂けて、嬉しかったです。数学やその他理科が好きで興味があるので、また受講させて頂きたいです。
    • フェルマーの最終定理によって明らかになった様な事実があるということがわかり、数学に興味を深める良い機会になった。
    • フェルマーの最終定理は、いろいろなアプローチのやり方があるのだと思いました。
    • 正方形がドーナツの形になるのはすごいと思いました。
    • 今までの中で一番難しかったです。ドーナツのところはなんとなく分かりました。
    • 複素曲線(曲面)の穴の数という幾何学的な事柄が有理数などといった代数的な事柄と密接にかかわっているということに興味を持った。
    • 定理がたくさんでてきて難しかったけど、図形的にn=1,2のときとn>3のときのちがいを知ることができて、おもしろかったです。
    • 内容は難しかったけど、既習範囲の部分で理解が追いつくところは丁寧に説明してくださっているのがわかりました。
    • 非常に難しかったが数学の美しさに触れられたような気もするし、これ位の内容が理解できるようになりたいと思った。
    • とても難しかった。正直、理解ができなかった…。理解できるようになりたい。
    • とても難しかった。数学苦手なので、また理解できればと思う。
    • とても難しかったです。学校などで基礎的な事を習ってからもう一度聞きたいです。
    • 目茶苦茶難しかった。いつか理解できるようになりたいし、ならなくてはならないと思った。
    • 具体的な数値を代入して説明してほしかった。一対一で説明してもらえば、もっと理解できると思うので、そういう機会がほしくなった。
    • ELCAS1次審査のときに聞いた講演より内容が深いものであると感じた。理解し難い箇所が多くあったが、新しい世界を知ることができたようで、よかった。
    • 講演ありがとうございました。一次選抜の時と同じ題目だったのに、全然違った感じで少し難しかったですが、「オイラー数」の話のあたり等、面白かったです。
    • 非常に難しかったけど、フェルマー最終定理に対しての様々なアプローチを知れてよかった。いろいろとおもしろい概念を知れてよかった。
    • 高校数学との違いに興味がわきました。大学に入学してからより理解できればいいなと思います。
    • 正直言って難しかったが、Fermat 最終定理について、うわべだけの知識しか付いていないことを思い知らされました。大学3年の数学の内容を知ることが出来て、期待半分、不安半分、いや、期待1/4、不安3/4です。
    • あまり知らない複素の世界の幾何の外観がつかめてよかった。

    2013年10月

    第2回

    見たい!知りたい!分かりたい!氷河から熱帯雨林、ヒマラヤから海中まで

    幸島3幸島2幸島1

    2013年 10月 5日(土) 幸島 司郎 教授
    概要:大学生のころ、真冬の雪の上を歩き回っている変わった虫を研究するうちに「氷河にも虫がいるかも」と妄想するようになりヒマラヤへ。運良く、氷河に住む昆虫やミジンコを世界で初めて発見し、氷河にも生態系があることを明らかにした。以来、世界各地の氷河生態系を調査し、その特性や地球規模の環境変動に対する影響を研究している。同時に、イルカやオランウータン、サイ、オオカミ、インコ、ヒト、植物、微生物など、氷河から熱帯雨林、ヒマラヤから海中に至る様々な生態系の生物の生態や行動を、学生と共に幅広く研究している。 「自分の目で見て自分の頭で考える」フィールドワークの重要性と楽しさについて紹介する。

      受講者の感想

    • 泥状物質(氷河の)のシアノバクテリアと太古のシアノバクテリアは同じもの(ほぼ)だとしたら、すごくロマンのある話だと思いました。
    • 生物に関しては常識を逸脱するようなものもいるのだなと思いました。「不思議だと思うものを見つける」何気ない所からわいてくる疑問というものを常に大切にしていたいと思います。
    • 雪氷藻類についての話は非常に興味深く、雪山には植生がないと思っていたので植生があると知ってとても驚いた。ユニークな研究について知れてとても良かった。
    • 氷雪地帯に生物がいるなんて考えてもみませんでした。あんな過酷な場所で生きられる生物もそうですが、夜に雪山で調査をできる人もすごいなと思いました。ヒトの目に関する研究はすごく興味深かったです。研究手段なども聴くことができ、身になりました。
    • お話ありがとうございました。とても分かりやすく、面白かったです。
    • 今まで生物のいないと思っていた氷河にも生物がいて、生態系を構成しているということが非常に興味深かったです。また、イルカはどのように寝ているかという今まで疑問にも思わなかったことについて説明されていたので、そのことを知る良い機会になりました。
    • たくさんの研究をされていて、大学で研究するのは1つでなくていいんだなと思いました。
    • 氷河に昆虫がいる、など考えたこともありませんでした。とても面白い話を聞かせていただき、ありがとうございました。
    • イルカの研究はとても興味深かったです。また氷河でも生活できる虫がいるというのにとても驚きました。
    • フィールドミュージアムの計画がとても素敵でした。学校でユスリカの幼虫の脂肪と唾液腺をみる実験をしてパフをみたのですが、ヒョウガコスリカもパフするのですか?
    • 色々なことに手を出しているんだなぁと思った。氷河からイルカまで研究する数は多いのだと思った
    • 生物の行動とか、違いってすごくおもしろいなぁと思いました。非常に興味深かったです。日常的に受け入れてしまっているようなところから疑問を見つけていけるような人になりたいなーときいていて思いました。
    • 氷河にも立派な生態系が存在しているということをきいて、興味深かったです。様々な視点が大きな研究へと発展するということが実感できました。
    • お話だけでなく、何か実験、実演があれば嬉しい。
    • 好きなことを自由に研究しているというところがおもしろそうだと思いました。僕も自由な研究をしてみたいです。
    • 私は生物分野に将来すすむことは考えていませんが、個人的にはとても興味があります。なぜなら、私は日本の中でもかなりの田舎、大自然の中に住んでいるからです。氷の中に住む虫にもさまざまな多様性があるということを聴いておどろきました。また、フィールドミュージアムの構成は面白かったです。
    • 知られていないことはまだまだあるなと思いました。
    • 雪氷生物の行動学の話が興味深かったです。
    • 動物についての様々な興味深い事実を知ることができ、とてもおもしろく思いました。
    • ヒョウガユスリカの話を高校の授業で聞いて興味を持っていたので、今回講演が聞けてとても良かった。
    • 生物についてこんなにも未発見の部分があったのだと知り、生物はまだまだ奥が深いと気づかされました。やりたいことをつきつめて新しい発見をしていくっていうのは楽しそうだと思いました。
    • 世界中の variety に富んだ動物が見られて良い講演会でした。
    • 動物園が動物にとって自然と同じくらいの居心地の良さにしてくれたら、とてもうれしいです。
    • とても興味深かった。
    • 自分も氷山に行ってみたいと思います。
    • テスト中ということで、今回はほとんど聴くことができなかったのですが、興味深そうな内容でした。レジュメ等資料で内容を知りたかったと思います。
    • 娘がたいへん興味を持っているテーマで、とても良かった。ありえないと思っていたことで見過ごされてきたことを、偏見ももたずきちんと調べていくのが科学者だなぁ!と思いました。

    2013年9月""都合により、本講演は中止になりました。
        ご来場いただいた方にはご迷惑をおかけし、大変申し訳ございませんでした。

    オープンコアコース第1回

    理学がデザインする惑星探査計画

    2013年 9月 7日(土) 平田 岳史 教授

    概要:「はやぶさ」計画の成功を受け、日本では「はやぶさ2」計画をはじめとした様々な惑星探査計画が進められている。「はやぶさ」計画ではロケットによる大重量衛星の軌道投入、フライバイによる推進力獲得技術、イオンエンジンによる推進技術、人工知能による自動運転、地質試料のサンプリング、地球までの帰還技術、などの新技術開発が大きな目標となっていた。これらの技術開発により日本の探査技術は飛躍的に向上し、いよいよ研究者が理学的な観点から、どこに行って、何をサンプルリターンするかをデザインすることができるようになった。「はやぶさ2」計画では、有機物が多く存在する天体からのサンプルリターンを目指している。ELCASオープンコアコース第1回目の講演会では、なぜ研究者は有機物をターゲットにしたのか、何を目指しているのかを紹介したい。  皆さんが惑星探査を計画するなら、どこに行ってみたいですか?