「用語の解説(3)- 4」を以下に示します。

用語の解説(3)- 4

  光マイクロバブルの「3物理現象」:光マイクロバブルの収縮運動、収縮に伴う負電位増加、発光の特性を有する3つの現象のことである。
   
 光マイクロバブルにおいては、収縮、負電位増、発光という、それぞれ異なる特徴的な物理的現象が発生しますが、これらは、相互に関係していて、ある一つの現象を、それぞれ違う角度から捉えたものと考えてよいでしょう。

 それぞれ個々の現象の説明は、次回以降に行いますので、ここでは、これら3者の関係を中心に、その解説を行います。

 (1)収縮運動

 光マイクロバブルが、自分で小さくなっていく挙動のことです。

 これは、みなさん方が思ってきた常識とは大きく異なる現象です。

 みなさんは、気泡は大きくなっていくと理解されてきたと思いますが、光マイクロバブルはその逆で、発生後には徐々に小さくなっていくという自己運動を示す特殊な現象なのです。

 自分で収縮するのが光マイクロバブル、これは特殊で唯一の存在です。

 ほとんどのマイクロバブル、ミリバブルは収縮せずに膨張します。

 なぜ、このように特殊なことが起こるのでしょうか?

 そして、その特殊な収縮運動において何が起こるのでしょうか?

 その理由と結果については、次回以降において詳しく解説しますので、ここでは、次の説明に留めておきましょう。

 たとえば、直径50㎛の光マイクロバブルが水の中で発生させられているとします。

 これが時間経過とともに収縮していくのですから、わずか数十秒の間に、その光マイクロバブルの直径は、40㎛、20㎛、10㎛、1㎛へと、徐々に小さくなっていきます。

 そして最後には見えなくなってしまいます(おそらく、ナノサイズの気泡へと変化していったのだと思います)

 目で見えるようにすることを可視化といいますが、この可視化の限界は、その直径において数㎛程度です。

 ここで表面張力という物理現象を考えます。

 みなさんは、葉っぱの上に水滴が溜まっていることを見たことがあるでしょう。

 これは水滴に表面張力が作用しているからで、自らの容積を最小限にしようとする力のことを表面張力といいます。

 ここで重要なことは、この表面張力は、面積に反比例するという性質を有していることです。

 その大きさは、面積に反比例するのですから、直径の二乗に反比例することになります。

 光マイクロバブルが小さくなっていくと、この表面張力は、その直径の二乗に反比例して大きくなりますので、光マイクロバブルが小さくなればなるほど、その表面張力は極端に大きくなっていきます。

 すると、どうなるのでしょうか?

 これでは、風船を海の底に向けて沈めていくことを想像すればよいでしょう。

 水深が深くなると、風船は周囲の海水から押されて、どんどん小さくなっていきます。

 このとき、風船のなかの圧力は高くなります。

 風船が、風船であり続けるためには、その圧力を保つ張力が必要になります。

 みなさんは、風船を膨らませる時に、風船がまだ小さいときに強く息を吹き込まないと風船が膨らまないことをご存知でしょう。

 強く息を吹き込む、すなわち、より強く圧力をかけないと風船は膨らみません。

 ということは、風船が小さい時ほど、その張力は大きいことから、それを上回らないと風船は膨らみません。

 以上のことを踏まえると、風船も気泡も同じであり、小さくなればなるほど、中の圧力は大きくなるということをよく理解することができるでしょう。

 つまり、光マイクロバブルが収縮するということは、光マイクロバブルのなかの圧力と温度が増大していくという現象が生まれることなのです。

 一定容積の容器のなかで圧力が高くなっていくと、同時のその中の温度も高まります(ボイル・シャルルの法則)。

 光マイクロバブルは、自分で、自分の身体を小さくしながら、そのなかの圧力と温度を高めていくことができるのです。

 これによって、光マイクロバブルのなかでは熱エネルギーを中心にした各種のエネルギーが集中的に高じていくのです。

 これは、周知のエネルギー保存則に反し、「エントロピーを減少させる」現象といえますので、「そんなことはありえない」と、みなさんは思われるでしょう。

 でも、ご安心ください。

 それは、光マイクロバブルのなかだけで起こることであり、それを含む液体においては、エネルギー保存則が十分に成り立っています。

 もしそうでなければ、光マイクロバブルを発生させるだけでお風呂のお湯が沸くという、とんでもない話になります。

 しかし、残念ながら、私が毎日入っている光マイクロバブル湯においては、そのようなことは起らず、お湯が熱々になって火傷をするようなことは起こっていません。

 したがって、自然の法則に逆らっているのは、光マイクロバブルのなかだけなのです。

 モノ好きな方のなかには、この光マイクロバブルのなかで起る集中的なエネルギーの発生、すなわちエントロピー減少現象から、巧く、そのエネルギーを引き出せないかということに興味を抱かれるのかもしれません。

 これは、ほとんど不可能なことといえますが、そこに科学と人類の未来に関するロマンを抱く人がいても、ふしぎではありません。

 じつは、私も、その一人になって、どこかで、その研究の橋渡し(リエゾン)をしたいと思っています。

 このように、光マイクロバブルの収縮運動は、これまでの常識を覆し、ロマンを抱くほどに超魅力的でワクワクするような現象といえるのです。

 それゆえ、この現象に遭遇した私は、自分を果報者ではないかと思っています。

 みなさん、光マイクロバブル、それは夢とロマンが溢れる、私たちが知らなかった「新たな物質」なのです(つづく)。

kosumosu
コスモス(大成研究所前庭にて)