科学的にみる科学的に考える時の大切なともし火としての原子論

 科学とは〈予想を立てて確かめること〉です。その予想を立てる時に大切な〈ともし火〉となる原子論についてお話したいと思います。
 みなさんはモノが燃えると重くなると思いますか、軽くなると思いますか、それとも重さは変わらないと思いますか?

しつもん:モノが燃えるとそのモノの重さは
 予想 ア 重くなる

    イ 軽くなる

    ウ 変わらない

    エ その他

 

どうして、そう予想しましたか?

 

 1697年 シュッタールというお医者さんが、ベッヒャーという科学者のアイディアを引き継いで「モノは〈そのものの灰〉と〈フロギストン(燃素)〉とがくっついてできていて、燃えると〈フロギストン〉が出ていき〈そのものの灰〉が残るのだ」という考えを打ち出しました。「フロギスント説」と呼ばれている〈仮説〉です。
 燃えるとフロギストンが出て行くわけですから軽くなってしまうというわけです。

 
 紙が燃えるとボロボロの灰になってしまい、少しの風でも飛んでいってしまいます。
 木も完全に燃えるとお線香の灰のような状態になってしまいます。
 たくさんの木々でおおわれていた山も火事になると、〈焼け野原〉という表現に見られるように、ほとんど何もない状態になってしまいます。
 紙や木からフロギストンが出て行って軽くなったと考えたわけです。

 たいていのことはフロギストン説で説明できたので、科学を研究していると人たちも、まだ誰も見たことのない〈フロギストン〉の存在は確かなものだと考えてきました。
 それにしても、なかなかいいアイディアですよね。

 ところが、いろいろ研究しているうちに、燃えると重くなっている物質があることが分かって来ました。
 スズなどの金属が燃えると重くなってしまうのです。

 これにはフロギストン説をよりどころとしていた科学者たちも困ってしまいました。

 そしてある時
・フロギストンはマイナスの重さを持っているものがあって、それが出て行ったら重くなる
・フロギストンが出て行っところに空気が入り込んで重くなる
という様ないろいろな説を考え始めました。

 しかしそれは科学とは言えません。〈解釈〉といって、次々出てくる実験事実を自分の都合のいいように説明しているのです。

 科学は〈予想〉⇨〈実験〉の過程で真実を見つけてきたのであって、都合のよい様に解釈してきたのではありません。

 

〈燃える〉ことを科学的に明らかにしたのはラボアジェ(ラヴォアジェ)という人物です。


 彼が〈燃える〉現象は〈酸素〉と激しく結びつく現象であることを科学的に証明したのです。興味のある人は図書館の百科事典や科学のコーナーで〈ラボアジェ(ラヴォアジェ)〉について調べてみるとよいですね。

 木や紙などが燃えると、その物質の中にある〈炭素〉と〈酸素〉が結びついて〈二酸化炭素〉となり、それが空気中に出ていくのです。ちなみにわたしたちの周りの物質には炭素がとても多く含まれていて、そのグループを〈有機物〉という名前で呼んでいます。木も動物も油もプラスチックも砂糖もアルコールもロウソクもプロパンガスも紙も有機物です。私たちが食べるものがあったら、それはほとんど有機物だと思ってまちがいありません。

 有機物が燃える現象を原子分子の目でみるとこうです。

有機物の中の〈炭素〉が

空気中の〈酸素〉と結びついて

 

〈二酸化炭素〉となって飛び出て行く


 有機物の中の炭素が酸素と結びつき、二酸化炭素となって飛び出て行くので軽くなるのです。

 金属などは有機物ではありません。
 金属が燃えると、酸素が何かと結びついて飛び出ていくのではなく、金属と結合します。そこで酸素が結合した分、重くなるのです。

 20世紀の偉大な科学者であるリチャード・ファインマンはこう語っています。

「もし世界規模の大変動が起きて科学的知識の全てが破壊されたとき、もしあなたが次世代にたった一文だけを伝えることができたとしたら、少ない言葉であなたはどんな重要な情報を伝えますか?」と質問されたことがあります。ファインマンは「全てのものが原子で構成されていると仮定する『原子論』を伝えます」

 現代の科学は全てこの原子論の考え方を基にしています。医学も宇宙科学も生物学も植物学も全てです。
 原子論と相反するものは間違っていると考えてかまいません。

 みなさんも〈原子・分子〉の見方・考え方に興味を持っていただけたら幸いです。 たのしい教育全力疾走RIDE(たのしい教育研究所)、みなさんの応援が元気の源です。一緒にたのしく賢く明るい未来を育てましょう。このクリックで〈応援〉の一票が入ります!

 

シロツメクサ(クローバー)の魅力② 小さくても美しい花

 前回〈合弁花・離弁花とは何か〉という話しをしました。今回は、シロツメクサは合弁花なのか離弁花なのか、です。

 たのしい教育研究所の第一研究所の近くの公園は、シロツメクサが一面に広がって、このまま地球の地表を覆い尽くすのではないかと思うほど咲き乱れています。

 ミツバチたちも、シロツメクサの蜜を求めてたくさん飛んでいます。近くで写真を撮っていると「じゃまだからどいてちょうだい」というかの様に耳元でブンブン音を立てています。

 さて、みなさんは、このシロツメクサは合弁花だと思いますか、離弁花だと思いますか?


 花びらが離れ離れだから〈離弁花〉でしょう、と思うかもしれませんが、〈その①〉のメールの方は、教員試験の中に出てきた「キク科の植物は合弁花に分類されている」ということを学んでいたので悩んだのです。

 キク科の植物は、花びらが一枚ずつ分かれている様にしか見えませんが、実はその花びら〈一枚ずつ〉が〈一つの花〉になっています。

 このキクの黄色い花びらを一枚とると、下の様に、花を構成する〈子房・雄しべ・雌しべ・花びら(花弁)〉といった、花のワンセットがしっかりそろっているのです。自分の目でも、一度確かめてみるとよいですよ。ですから、一枚の花びらの様にしか見えなくても、植物学的には〈一つの花〉だという様にみているのです。

 このことは、高校入試や公務員試験や教員採用試験の中でもよく出題されていて、間違う人たちも一定数いるので、要チェックの分類問題の一つです。

 メールを送ってくれた方は、このことを知っていたので

シロツメクサもキク科の花の様に一枚が一つの花になっているのではないか〉
⬇︎
〈合弁花の可能性がある〉という様に考えを進めたのでしょう。

 

 ということで、もう一度シロツメクサをよく見てみましょう。

 実はシロツメクサは、花びらにみえている一枚が〈花〉の構造を持っています。以前、資料としてノートに張っておいた写真があります。ちょど良いアングルで、シロツメクサの雄しべ(左からの矢印)と雌しべ(上からの矢印)を撮った写真です。

 シロツメクサはキク科の植物の様に、、花を構成する〈子房・雄しべ・雌しべ・花びら(花弁)〉といった、花のワンセットがしっかりそろっているのです。ですから、一つの花は花束の様なものです。

 するとシロツメクサもキク科の様な〈合弁花〉なのでしょうか。それとも花びらは一枚ずつ別れているのでしょう。

 この写真をごらんください。わたしが撮った写真を拡大したものです。
 シロツメクサの花びらの中にも花びらが見えています。わたしの目には、大きな葉を身体と見ると、その内側で拍手している様な愛らしい様な花に見えてしまいます。そしてその一枚一枚はそれぞれ離れ離れになる花びらです。

 数えてみましょう。矢印と花びらの数が一致します。

 シロツメクサの花びらは5枚の離弁花です。

 今度はチャンスをみて、たのしい教育Cafeで先生たちが歓喜の声をあげた、シロツメクサのタネのお話をさせていただきます。ご期待ください!
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シロツメクサ(クローバー)の魅力① 合弁花・離弁花の分類

 たのしい教育研究所によく顔を出してくれるT先生から「公園を散歩している時、シロツメクサがたくさん咲いていたのですけど、それが合弁花か離弁花か気になって調べてみました」という興味深いメールが届きました。みなさんはどう思いますか?


 わたしはシロツメクサが〈○○科の植物〉であるということを知っていたので、間違いなく答えることができますが、けっこうおもしろい問題だなと思うので、今回はそれについて書きましょう。

 少し長くなりそうですから、わけて書くことになると思います。「長くても一気に」と感じる皆さんもいると思いますが、小・中学生の皆さんの中にも、このサイトを見てくれている方がいますし、長いと、全体の要点も分散してしまうことになる、ということがあります。お付き合いください。

 合弁花なのか離弁花なのか、という問題は、ふつうに暮らしている中では問題になるものでないと思います。植物をもっと深く分類していこう、〈形的〉な違いを発見していこうという時に、合弁なのか離弁なのかが問題になります。もちろん高校入試でも問われることが多いですし、小学校の教員採用試験や公務員の一般教養としても問われることがあります。

 合弁花・離弁花の意味。
 合弁花・離弁花の分類は、まず植物を〈単子葉植物〉と〈双子葉植物〉に分類して、その中の〈双子葉植物〉をさらに〈合弁花〉〈離弁花〉に分けて見ていく考え方です。

〈花びら〉のことを生物学的には〈花弁〉と呼びます。
 ですから、合弁というのは花びらが一枚ずつに別れず、合わさっているという意味です。たとえばこのキキョウの花がそうです。花占いをする様に一枚ずつとることができず、ぼとりと全部を取ってしまうことになります。くっついている状態だからです。

 離弁花。
 それに対して離弁花は、一枚ずつ取ることができます。

 そうやって双子葉植物の花が合弁なのか離弁なのか分けていく中で、「バラ科の花は全て離弁花」「キク科の花は全て合弁花」という様にわかる様になってきました。
 ですから「これはいかにもキク科の植物の様に見えるけれど、花びらが離弁なので違う種類に違いない」という様に見て行くことができる様になるのです。

 次の質は、先生方にも間違う人が多い問題です。

質問:先ほど〈双子葉植物〉を〈合弁花・離弁花〉という様に分ける考え方だと書きましたが、〈単子葉植物〉には〈合弁花・離弁花〉に別れないのでしょうか?
考えてみてください。

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 単子葉植物の花も〈合弁〉なのか〈離弁〉なのか区別することは可能です。しかし、そうやって分類しないのは、単子葉植物の場合には、同じ科の植物であっても、合弁花であったり離弁花であったりするので、分類しても、その植物を特定(同定)するために役立たないからです。
 たのしい教育研究所のウェルカム・スペースの花を見ながら具体的に説明します。

 たとえば単子葉植物〈ユリ科〉の代表的な植物である〈ユリ〉は、花びらを強引に引き剥がすことはできるとはいうものの、普通の状態だと一つにぴったりとくっついています。研究所のウェルカムスペースのゆりです、ごらんください。 ところがそのユリの左にある、同じ〈ユリ科〉のカサブランカ(サクラ色の花)は、花びらが一枚ずつにわかれる花です。ごらんください。

 単子葉植物の花も〈合弁〉なのか〈離弁〉なのか分類することはできますが、そうやって分けても、何科の植物なのかを同定することに役立たないので、あえて分類することはない、ということです。

 前半の〈合弁花・離弁花〉の区別について、イメージしていただけたでしょうか。次回をおたのしみに。1日一回の「いいね」クリックで〈たのしい教育〉を広げませんか-〈人気ブログ〉いいねクリック⬅︎ジャンプ先のページでもワンクリックお願いします

 

「木の高さ」と「根っこの深さ」自由研究(その2)/たのしい学力向上

 たのしい教育の公式サイトはおかげさまで着実に読者を増やしています。〈子どもの笑顔が好きそうだ〉という方にもこのサイトのことを伝えていただければ幸いです。その読者の方達の中でも特に閲覧の多い記事の一つが
「木の高さ」と「根っこの深さ」
です。今回は、その人気記事とつながっています。ただし興味のある人は、前の記事を読んで後に、前の記事をお読みくださいこちら

 さて、先日、ある教育委員会の会議に呼ばれて帰るとき、同行したスタッフのOさんが「友人とドライブした時に、この脇道でイペー並木をみましたよ」というので、〈タネ〉を採取しようと入ってみました。

 すると偶然〈崖崩れ〉の場所で倒れそうになっている木をみつけました。なかなかこういうタイミングはありません。車を停めて近くで写真を撮ってきました。 この木(樹)の根っこがガケ崩れで露出していました、まずその地上部をみてください。

 写真の真ん中に位置する松の木(樹)です。わたしの推計で、先端まで10mくらいあります。

 さて、根っこの深さはどのくらいでしょう?

 予想してみてください。

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予想

ア.木の高さより根の方が長い(10m以上)
イ.木の高さくらい(約 10m)
ウ.木の高さの半分くらい(約 5m)
エ.木の高さよりけっこう短い(約 1m)
オ.その他。

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 どうしてそう予想しましたか?

 予想を立てることが決定的に重要です。
 外れていても、当たっていても、間違いなく賢くなることができます。

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 では、みてみましょう。

 これが全体像です。斜めになりつつ、なんとか頑張って立っています。

 根っこの長さに注目してください。

 これがアップの写真です。

 深さ的には〈1mあるかないか〉です。

 かなり近くまで行って手を広げて長さの見当をつけましたから、ほぼ間違いないと思います。

 深さはそれくらいですけど、根を四方八方に伸ばして地面をしばっているのです。木の強さといのうは、深く根をはっているのではなく、浅く広く根を伸ばしているせいです。

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