7 Simple Questions with No Answers

7 Simple Questions with No Answers

ありふれた謎

物理学者に銀河の中心にあるブラックホールの半径について尋ねると、彼女はあなたが知りたいと思う以上のことを教えてくれるでしょう。 自転車の仕組みについて尋ねれば、彼女は肩をすくめるでしょう。 科学者たちは、あなたが考えつくような最も単純な質問に対する説明を欠いていることを知ると、あなたは驚くかもしれません。

Why do cats purr?

家猫からチーターまで、ほとんどのネコ科動物は「パー的」発声をするとカリフォルニア大学デービス校獣医教授のレズリー・ライオンズは述べています。 家猫は、子猫をあやすとき、人間に撫でられているとき、そしてストレスを感じているときなど、さまざまな場面で鳴くのだそうです。 そう、その通りだ。 嬉しいときにも、悲しいときにも鳴くのです。 そのため、鳴き声の機能を解明することは、科学者にとって困難な課題でした。

一つの可能性は、骨の成長を促進することだと、ライアンズはサイエンティフィック・アメリカンで説明しています。 鳴き声には、25～150ヘルツの音の周波数が含まれており、この範囲の音は、骨密度を向上させ、治癒を促進することが示されているそうです。 猫は長時間眠ることでエネルギーを節約しているので、鳴き声は筋肉や骨を実際に使わずに健康に保つための低エネルギーメカニズムである可能性があります。 しかし、この暫定的な理論では、猫がなぜそのような状況で鳴くのかを説明することはできない。 「これは、私がどんなに頑張っても、猫に話してもらうことができない謎のままであることは間違いありません」とLyons氏はLife’s Little Mysteriesに語っています。

自転車の仕組み

私たちは約1世紀にわたり、誰かがその仕組みを把握していると思って乗り続けてきました。 しかし、結局のところ、誰も知りませんでした。 それは、動いている自転車が傾き始めると、そのステアリング軸 (ハンドルバーに取り付けられたポール) が反対方向に回転し、自転車が再び直立に傾くためです。 これは「角運動量保存則」と呼ばれる物理法則に基づくものであると、長い間信じられてきました。 自転車がふらつくと、車輪の回転方向と直交する軸が変化する恐れがあり、その軸の向きを「保存」するために自己補正を行うのである。 つまり、自転車はジャイロスコープなのだ。 さらに、自転車を安定させるために考えられたのが「トレール効果」である。 ステアリング軸が前輪の接地点よりわずかに前で地面に当たるため、車輪はハンドルの操舵に追従するように強制されるのです。 彼らの研究は、2011年の学術誌「サイエンス」に掲載された論文で詳述され、自転車が動くためにはジャイロ効果もトレール効果も必要ないことが示されたのです。 それを証明するために、どちらの効果も利用できないカスタムメイドの自転車が作られた。 この自転車は、それぞれの車輪が、その上にある2つ目の車輪を逆方向に回転させるように設計されている。 そうすると、車輪の回転が相殺され、自転車の角運動量はゼロになり、ジャイロ効果が自転車の安定性に及ぼす影響はなくなる。 また、このカスタムバイクの接地点は、ステアリング軸よりも手前に位置し、トレール効果を破壊しています。 エンジニアはその理由を知っています。重力によってバイクがセルフステアするように、適切な場所に質量を追加したのです。 しかし、この研究は、自転車の安定性には、ジャイロ効果やトレール効果など、多くの効果があり、それらが非常に複雑な方法で相互作用していることを示しました。 私の疑念は、私たちがそれらを把握することはないだろうということですが、私はそれを確実に知っているわけではありません」Ruina氏はLife’s Little Mysteriesに語った。

なぜ落雷が起こるかはわかっています。 雷雲の頂上付近には正の電荷が、底部には負の電荷が蓄積されるため、雷が発生します。 この反対の電荷と、地上にたまったマイナス電荷とプラス電荷の間の電気的な引き合いが、やがて空気の抵抗に打ち勝つほど強くなります。 電荷は突然、互いに向かって発射され、接続されます。電気回路が完成し、電荷が形成された回路に沿って発射されると「稲妻」の閃光が走ります。

でも、なぜ雲の異なる部分に反対の電荷が蓄積されるのですか？

これは、理論的に大きな議論の対象になっています。 ある説では、雲の中の氷の粒子が衝突すると、プラスの電荷を持つ小さな粒子と、マイナスの電荷を持つ大きな粒子に分裂する傾向があるとしています。 重力によってマイナスの電荷を持つ大きな粒子は下に引っ張られ、プラスの電荷を持つ小さな粒子は上昇気流によって上に持ち上げられ、バランスが崩れてしまうのです。 しかし、雷雲の電場の測定値は、科学者が期待するこのプロセスによるものとは一致しないようだ。 もう一つの説は、宇宙からの宇宙線が雲を通過する際に高エネルギーの電子を放出し、その際に負に帯電した電子を剥ぎ取って雲の底に引きずり込み、電荷のアンバランスを引き起こすとするものだ。 どちらが正しいのだろうか？

Why are moths drawn to lights?

“Look! あの蛾はそのまま電球の中に飛んでいって死んでしまったよ！」と言った人はいないでしょう。 議論よりもあくびを誘うほど頻繁に目にする光景だ。 しかし、意外なことに、これらの昆虫の自殺的急降下の理由は全く謎のままである。

昆虫学者の中には、蛾が人工光源に向かってズームするのは、照明が内部のナビゲーション システムを狂わせるからだと考えている人もいます。 横方向定位と呼ばれる行動で、一部の昆虫は、月などの遠方の光源に対して一定の角度で飛行することで航行します。 しかし、キャンプファイヤーやポーチライトなどの人工的な光の下では、蛾が飛び交うたびに光源に対する角度が変化する。 カリフォルニア大学バークレー校の昆虫学者である Jerry Powell 氏は、蛾が「光に目がくらみ、何らかの形で引き寄せられる」という考え方だと述べています。

しかしこの理論は、2 つの大きな障害にぶつかると Powell 氏は説明します。 まず、焚き火は約 40 万年前から存在しています。 自然淘汰によって、光に目がくらむたびに神風が吹くような蛾は絶滅したのでは? 第二に、蛾は横断航法さえ使っていない可能性があり、種の半分以上は移動さえしていない。

別の説も穴だらけである。 たとえば、オスの蛾が赤外線に引き寄せられるのは、赤外線がメスの蛾のフェロモン（性ホルモン）の出す光の周波数と同じものをいくつか含んでいて、非常に淡く光るからだとする説があります。 つまり、オスの蛾は、この光がメスが性信号を出しているのだと勘違いして、ロウソクに引き寄せられる可能性があるのだ。 しかし、Powell は、蛾は赤外線よりも紫外線に引き付けられ、紫外線は光るフェロモンには少しも見えないと指摘しています。

蛾の死：あなたが思うほどあくびが出るほどではない。 (Image credit: Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic | Keith Allison)

10分の1の人は、右手よりも左手を使って運動器用なのだそうです。 なぜこのような左利きが存在するのかは誰も知りません。 ましてや、右利きの人がなぜ存在するのか、誰も知らない。

一説によると、手話は、発話に関与する脳の側により複雑な配線が施されているためだと言われています（これも細かい運動技能を必要とします）。 言語中枢は通常、脳の左半球（体の右側に配線されている側）にあるので、ほとんどの人は右手が優位になってしまうのです。

右利きの人が全員、左半球で音声を制御しているわけではなく、左利きの人の半分しか制御していないという事実から、音声中枢が利き手を制御するという理論は大きな打撃を受けています。 では、左脳に言語中枢がある左利きの人たちは、どう説明するのでしょうか。 非常に不可解なことです。

なぜあくびは伝染するのか

昨年、オーストリアの研究者が、アカアシガメの間ではあくびは伝染しないという発見で、イグノーベル賞を受賞したそうです。

亀のことはよく分かっているのに、人間のあくびは？ まだ謎のままです。 メリーランド大学ボルチモア郡校の心理学者ロバート・プロヴァイン氏は、新著「Curious Behavior」（Belknap Press, 2012年）の中で、人のあごが開き、目を細め、深く息を吸う姿を見て、「体を乗っ取り、観察した行動を再現するよう誘導する」と書いている。 しかし、なぜでしょうか。

予備的な脳スキャンデータは、心の理論（精神状態や感情を自分や他人に帰属させる能力）や自己処理に関連する脳の領域が、他の人のあくびを観察したときに活性化することを示しています。 自閉症や統合失調症の人の多くは、このような脳活動を示さず、あくびを「キャッチ」することもない。 これらの手がかりから、伝染性のあくびは、他者に共感し、正常な感情的結びつきを形成する能力を反映していると、Provine は説明しています。

しかし、しゃっくりやガス抜きとは異なり、なぜあくびによって互いの社会的つながりが循環するのでしょうか。 それは、私たちがなぜあくびをするのか、その理由を誰もよく知らないからです。 胚は顎のヒンジを形成するためにあくびをする。 人間は、眠いときや退屈なときにあくびをする。 しかし、あくびをすることで、これらの不満がどのように改善されるのでしょうか？

静電気の原因は何ですか？

静電気ショックは、不快であるのと同様に謎に包まれています。 分かっていることは、これだけです。 静電気は、体の表面にプラスまたはマイナスの電荷が過剰に蓄積され、何かに触れたときに放電され、中和された状態になったときに発生します。 あるいは、ドアノブなど、他のものに静電気がたまり、それに触れることで発生することもあります。

しかし、なぜ溜まってしまうのでしょうか。 それは不明です。 従来の説明では、2つの物体がこすれ合うと、摩擦によって一方の物体の原子から電子がたたき落とされ、それがもう一方の物体に移動して、最初の物体には正電荷の原子が過剰に残り、もう一方の物体には負電子が過剰になると言われています。 このとき、両方の物体（例えば、あなたの髪とウールの帽子）は静電的に帯電していることになります。

これについては、これまで満足のいく説明がなされてきませんでしたが、ノースウェスタン大学の研究者バルトシュ・グルジボウスキーの研究により、この話全体を疑うべき理由が見出されました。 昨年、サイエンス誌に詳述されたように、グリボフスキーは、過剰なプラスおよびマイナスの電荷のパッチが、静電荷を帯びた物体に存在することを発見しました。 さらに、電子だけでなく、分子全体が物体同士をこすり合わせると移動するようであることも発見した。 この電荷のモザイクと物質の移動を生み出すものはまだ解明されていませんが、明らかに静電気の説明は変わりつつあります。