科学と日常

　去年から半導体不足が続いているようだ。テレワークの増加によるデジタル機器需要、IoTや5G通信関連の需要が増加。自動車産業においても、自動運転や電動化、コロナ渦から回復もあって、生産が追い付かない。生産に３か月以上かかるというから、すぐに増産ともいかないようだ。

　半導体とはその名の通り、導体（電気を通す物質）と絶縁体（電気を通さない物質）の中間の電気抵抗を持つ物質と言われる。導体は金属全般（銀が最も電気抵抗が低いが、価格の関係で銅が普及している）、絶縁体はゴムなどの樹脂製品などが一般的。半導体は元素単体ではケイ素（シリコン）、ゲルマニウム、化合物であればヒ化ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウムなどがある。

　実際の抵抗値は金属が10のマイナス8乗Ωm、絶縁体が10の16乗Ωmで、極端な差があり、たいていは電気を通す、通さないで二分される。半導体は、その中間の抵抗値を持つというより、添加物の量や熱、光、磁場、電流などの条件によって、導体の性質と絶縁体の性質を切り替えられるというのが正確なところではないか。

　電気はプラス極からマイナス極に流れるのではない。マイナスの電荷を帯びた「電子」がマイナス極からプラス極へ移動する現象が電流だ。導体の場合、電気抵抗の生じる原因は電子と（熱運動している）他の原子の衝突による。一方、絶縁体と半導体の場合、導体とは仕組みが異なり、バンド理論を持ち出さないと説明できない。簡単に言ってしまえば、絶縁体や半導体では、価電子帯と伝導帯の間に禁制帯（バンドギャップ）というエネルギー障壁が存在し、そこを電子が乗り越えるだけの膨大なエネルギーを加えないと、電流が流れないという原理。半導体は禁制帯の幅が小さめで、添加物を加えるなどして、電子が禁制帯を乗り越えられるように工夫したもの。

　半導体を組み合わせた素子にはさまざまな種類があり、例えば、電流を一方方向にのみ通す整流ダイオード、小さな電流信号を増幅させたり、信号によって電流を流したり止めたりできるトランジスタ、光を感知すると電流量が変化するフォトダイオード、電流が流れると光を発するLEDなどもそうだ。これらの半導体素子を小さな基盤を集積させたものが半導体集積回路で、世の中で「半導体」と言っているのはこの「半導体集積回路（IC）」を指すようだ。これが、パソコンやスマホ、その他、さまざまな電子機器に組み込まれるマイコンに搭載されている。年々、集積度が上がり、機器の小型化が実現されている。
　
　半導体の発明なしでは現代の情報革命も起こらなかった。半導体が不足してしまうと、ハイテク産業によって支えられた我々の生活も停滞することになる。パソコンもスマホも半導体でできているのだから、半導体が世界を動かしているといってもよい。半導体は「産業のコメ」と呼ばれている。そしていまコメ騒動が起きているわけだ。

　去年のマスク不足もそうだが、世の中が変わる時には需要と供給のバランスが崩れて、極端な不足が生じるもの。そこにできた「ギャップ」にこそ、ビジネスのチャンス、儲けのチャンスがあるもの。半導体関連の株を高騰する前に買っておけばよかった。気づいた時にはチャンスは過ぎている。ギャップに早く気づき、利用できた人間に金が流れていく。


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　大河ドラマ「麒麟が来る」も終わってしまった。麒麟とは泰平の世に現れるとされる伝説上の生き物。全体は鹿に似て、顔は龍で、角を持ち、牛の尾と馬の蹄をもつ。全長は５ｍもある。背毛は五色に彩られ、毛は黄色く、身体には鱗があるという煌びやかな生き物だ。麒麟を呼ぶには誰も手出しのできない大きな国を作り、戦の火種をなくすこと。信長も光秀も呼ぶことができなかった。300年続く江戸幕府を築いた家康が呼んだことになるのだろうか。

　泰平の世とは何か。戦のない平和な世の中、人々が幸せに暮らせる世の中だろうか。おそらく相対的なもので、戦の絶えない戦国時代であれば、人々は少なくとも戦がない世の中を望むだろう。戦後日本にも麒麟は来たのだろうか。戦争に敗れたが、確かに以前より平和になった。世界を見渡しても、多くの国が民主化され、戦争の起こる可能性は依然と比べればかなり低くなった。テクノロジーや経済が発展し、我々は戦争の無益さと協調の有効性を学習した。それでも、この先、本当に戦争が起こらないという保証はないだろう。人間は賢いが感情的な生き物で、集団心理というのはどの方向へ向かうかわからないのも事実だ。先日のミャンマーのように軍隊がクーデターで政権を奪い返すような可能性を持つ国もまだある。

　アニメ「進撃の巨人 season3」は戦争をテーマにしている。自分たちが無残な目にあったのだから、報復しなければ気が済まない。あるいは、相手をやらないと自分たちがやられる。憎しみは連鎖し、生存本能が脅かされると冷静ではいられなくなる。どちらかが滅ぶまで戦争は続く。多くの血を流さなければ、麒麟は訪れない。また一時的に訪れてもいずれ去っていく。

　戦争がなくとも、自然災害や感染症の流行により、多くの人が苦しむ場合、泰平の世と呼んでいいのだろうか。自然環境はどうしようもない。「麒麟が来る」とは、きれいな海に魚が戻ってくる感じに近い。珍しい動物が訪れるというのは、人間同士の争い、例えば殺し合いや建物の破壊がなく、自然が豊かなまま保たれることの証ともいえる。少なくとも人間による破壊（公害）がないことは麒麟が来る条件だろうか。むしろ、災害や疫病は人間の活動を制限するので、自然にとっては好ましいという側面もある。

　中世や戦国乱世に比べれば、人間の生存率はけた違いに上がったので、現代はだいぶ泰平の世の中と言って良いはずだが、人々の幸福度は低く、日々不安を抱いて生きている。ちっとも幸福でない人たちがいる。いじめやパワハラ、自殺者、犯罪が減らない。泰平の世とは相対的なもので、人々は常に世の中に不満を持ち続け、いつか「麒麟が来る世」が訪れてほしいと願望を抱く。マスコミは決まって悪いニュースを取り上げ、人々もそればかりに目を向ける。人間の習性として、常に何かを恐れ、不安を持ち、理想郷を夢見ていたいという願望があるかのようだ。理想があるから不満があり、その理想は絶えず上方修正される。麒麟は永遠に伝説のまま、いつか来るもの、でしかない。実現せずとも、目指すべきファンタジーがあることがいつの時代も人間活動の原動力なのだと思う。


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　コロナ渦だが、久しぶりに温泉に入った。もちろん、体温測定や名前の記入、サウナの閉鎖など対策はなされている。温泉につかって、揺れ動く湯面を眺めていると、学生時代に習った電気磁気学を思い出す。

　電気と磁気は相互に関わりあっており、その現象を体系的にまとめたものが電気磁気学と呼ばれるものだ。電気磁気学とは一言でいえば「マクスウェルの方程式」のこと。マクスウェルの方程式を構成する４つの法則を使えば電磁気現象のすべてを説明できるという画期的なものだ（もちろん、古典物理学の類であるため、厳密には相対性理論や量子力学的効果を考慮しなければならないが、日常的には電気磁気学で間に合っている）。

　電気と磁気は水の流れに例えることができる。水は水源から吹き出し、吸水口へ集まって消えていく。一方、渦になってその場にずっと留まるような流れもある。電気は水源と吸水口の性質を持つ。プラスの電荷から湧き出した電気（電気力線で描かれる）はマイナスの電荷へと吸い込まれる。一方、磁気は渦の性質を持つ。N極から出た磁気（磁力線で描かれる）はS極へ入るわけだが、N極とS極は電気のプラス・マイナスのように分離できないので、磁気は必ずループで存在する。電気を発散場、磁気を回転場と言ったりもする。このような電気の性質を説明するのが「ガウスの法則」、磁気の性質を説明するのが「磁気に関するガウスの法則」だ。

　残り二つの法則は、電気と磁気を結びつけるもので、大雑把に言えば、磁気が電気を発生させる現象（発電）、例えば、コイルの中で磁石を動かせば電気が発生する（発電）を説明するのが「ファラデーの電磁誘導の法則」。また、電気が磁気を発生させる現象、例えば、鉄の棒にまかれたコイルに電流を流せば、電流が流れている間、鉄の棒は磁石と同じ作用をする（電磁石）を説明するのが「アンペールの法則」となる。磁気が電気を生み、その電気がさらに磁気を生みながら伝搬していくのが電磁波と呼ばれるもので、これもマックスウェルが予言したものだ。光もラジオの電波も電磁波であり、電磁気現象の一種だ。
　
　水中のみならず、我々の住む空間も泉と渦に満ちており、それらは互いに干渉しあって存在している。

　我々の社会活動もそうだろう。噴き出したものはどこかに収まり、途切れないループも存在する。何かを生み出しては壊し、バランスを保っている。また、渦のように同じスタイルをループさせて生活しているという側面も持つ。何かが生み出されれば、ループの水準も変化し、ループの中でまた何かが生み出されては壊されていく。感染症の歴史は繰り返されているが、ITや医療の発展により、決して過去と同じ様相にはない。そのITや医療の発展によって失われたものもあるはずだ。宇宙の原理もこれに似ている。宇宙はビッグバンで生じて限界まで広がった後、やがて収束すると言われている。また、宇宙に果てはなく、突き進めばまた出発点に戻ってくるという説もある。泉は生まれてはやがて死ぬ人間の生死のようだし、渦は輪廻転生のような無限ループを思わせる。

　いろいろとこじ付けてしまったが、何かを学ぶたびに世界の見え方が変わるという体験は、歳を取るにつれて減っていくのだと思うと少し寂しいが、余裕があるときに時々思い出したいものだ。


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　ムーンライトながらの運行終了が発表された。

　ムーンライトの前身は「大垣夜行」と呼ばれる夜行列車で、国鉄時代から東京～大垣間を毎日運転していた。1996年に全車指定席の快速「ムーンライトながら」となり、2009年からは春、夏、冬に運転される臨時列車となった。「ながら」というのは岐阜県を流れる長良川に由来している。

　近年は人々の移動手段が多様化して夜行列車の需要は減っていたようだ。さらに、コロナ化で去年の夏、冬は運休されていなかった。現在の使用車両である185系電車も2021年3月で定期運用から引退するため、そのタイミングでの運休となった。

　青春１８きっぷで旅をした大学時代、大学院時代にだいぶお世話になった。２０年近く前になるだろうか。時間はあるが金のない学生時代なので、１８きっぷの約２千円、ムーンライトながらの指定席券約５００円で長距離を移動できるのは魅力的だった。宿泊費も節約できる。当初住んでいた茨城から、京都、中国、四国など西方への旅する際は、夜間を使って東海道を効率よく移動できた。就職後、静岡に住んでいた頃もちょっとした旅行で何度か使った。当時は全席指定で、特に学生の長期休みの時期は満席になるため、早めに予約しなければならなかった記憶がある。予約できないときは、やむを得ず、デッキの床に座って利用した。

　電車に乗ると眠くなることが多い。揺れの周波数が関係しているようだ。電車の揺れは１Hz程度（１秒間に１回の振動）、これが眠りを誘う周波数に近い。揺れ幅についても大きすぎると眠れなくなるので、最適値がありそうだ。赤ん坊を抱いて揺らすと泣き止むのも似ている。振幅についても電車の中は睡眠にとって最適だったのだろう。電車の中で睡眠をとるというのは理にかなっている。電車は癒しの装置でもあったのだ。ムーンライトながらは寝台列車ではないので体を横にできなかった。そのため、眠りは浅かったが、若いときは気にならなかった。

　目が覚めると、窓の外が少し明るくなっており、見知らぬ地を走っている。その非日常感が旅ならではだった。

　乗り物での移動時間を睡眠に利用する、あるいは、睡眠時間を移動に利用する、というのは効率的な時間の使い方だ。飛行機でも船でもよい。旅以外に通勤や出張でも仮眠をとって休むことができる。コロナ収束後もオンライン会議やテレワークが日常的になる職種もあり、移動の機会は減っていくのだろう。移動技術の進歩により移動が高速化するほど、眠れる時間も短くなる。夜をまたぐ移動も必要なくなる。日本ではもはや夜行列車は不要になったのだろうか。ムーンライトながら以外にもムーンライトえちごやムーンライト信州も利用したとこがあるが、こちらもすでに運休している。一つの時代の終わりだろうか。


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　先週、会社の同じフロアでコロナ陽性者が出たので、しばらくは週１で在宅勤務になる。今住んでいる山梨では緊急実態宣言は発令されておらず、会社も工場勤務なのでテレワークは推奨されていなかった。仕事に多少の滞りはあるがやむを得ない。

　新型コロナの情報が耳に入ってきたのはちょうど去年の今頃だと記憶している。１年たち、ワクチンは使われ始めているが、変異種なども登場して再び世界で猛威を振るっている。１年前、すでに感染症の専門家が警鐘を鳴らしていたが、政治家含め、真剣に受け止める人は少なかったのではと思う。自分自身もあの時、季節性インフルエンザのように寒さが緩めば消えてなくなるだろうと軽く考えていた。

　去年読んだ『ペスト』（カミュ）には「ペストと戦う唯一の方法は、誠実さである」という記述があった。一人一人が感染症と真摯に向き合い、役割を果たしていくこと。感染症とは人間の心に巣くうものなのかもしれない。
ソーシャルディスタンスにより人と人との交流が減り、お互いに疑心暗鬼になりやすい。疑念が対立を生み、社会を分断し、機能不全をもたらす。経済活動の縮小で職を失った人々とそうでない人との格差が大きくなる。分断というのもパンデミック特有の現象なのかと思う。

　感染拡大を終息させるには、一人一人が決められた対策を実施し、社会全体で足並みをそろえなければならない。分断しがちな社会で、結束が求められる。そんなジレンマで戦っている。だからこそ、誠実であること、隠し事をしないこと、嘘の申告をしないこと、人を差別したり非難したりしないことを意識的にやらなければならない。人間の品格が試されるときなのだろう。

　過去のパンデミックはいずれ終息した。隔離政策の奏功、人間の免疫向上、ワクチンの効果など、どのような形になるかわからないが、それを一早く実現し、人命と経済の犠牲を最小限にとどめるのが目指すべきところだ。

　『ペスト』では感染症が蔓延した市内に住むさまざまな立場の人たちが登場する。ワクチンといえば、血清を使った治療のシーンは悲惨なものだった。どうしても死なせたくない少年を救うために血清の治療を試みたが、断末魔の叫びをあげながら、通常より長く苦しんで死ぬ結果となってしまった。ニュースで日々更新される数字を追うばかりだが、重症者の数だけそういった惨状があることは忘れずにいたい。
　
　一方で、感染症流行の恩恵を受けている人も登場する。町の混乱により、一時的に逮捕を免れている犯罪者であった。もちろん感染終息後には逮捕される。巣ごもり需要で潤っている企業もある意味、恩恵を受けている。普段から引き籠っている人間、引き籠るのが好きな人間には、人との交流を強制するかのような世間の圧力がなくなるのは、心地よいかもしれない。いずれにせよ、感染症はいずれ収束するので、元に戻らないものもあるかもしれないが、戻った時の反発に注意すべきだ。だが、今は先が見えない。ペストは一年で終息したが、コロナはもっと長丁場になるのだろうか。


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