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生物学と物理学の間

 授業には生物とか物理とか数学とかいろいろありますよね。こんにちは、コンセプトデザイナーの多ぁ望です。

 今日はそんな学問の間を考えてみたいと思います。

 そのきっかけをもらったのはこの本でした。


ゾウの時間 ネズミの時間―サイズの生物学 (中公新書)ゾウの時間 ネズミの時間―サイズの生物学 (中公新書)
(1992/08)
本川 達雄

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 まずこんな疑問を持ったことがありますか?

「動物はなぜ、その大きさ、その形に設計されたのだろうか?」

 「動物」には、犬、ねずみ、猿、そして人でも。

 今日のスキーマです。

  • Scheme437:当たり前のことに疑問を持とう。異なる学問から見れば新たな発見がある。

  • 当たり前に疑問を持つ


     最初の疑問を初めて聞いたとき、私はこう思いました。

    「だって、そういう形に進化したから。」

     進化の過程は様々です。それらに共通点なんてあるわけない・・・。

     この本は、当たり前と思っていた生物の常識に物理学から切り込む内容です。なぜそう設計されたのか?

     動物のデザインを探求していきます。

     最初にインパクトを与えてくれるのは「心拍数一定の法則」でした。

     引用します。

    動物のサイズが違うと機敏さが違い、寿命が違い、総じて時間の流れる速さが違ってくる。行動圏も生息密度も、サイズと一定の関係がある。ところが一生の間に心臓が打つ総数や体重あたりの総エネルギー使用量は、サイズによらず同じなのである。

     個々の動物が持つ時間は体重の1/4乗に比例します。体重が16倍になると時間は2倍。成長もこれに従います。

     つまり物理時間に対して生理的時間が異なるわけです。

     呼吸一回で心臓は四回鼓動しますが、これは生物によらない値。

     そして寿命とは、およそ20億回の鼓動となり、呼吸は5億回となります。

     これがねずみから、犬、ひと、像など大きさによらず当てはまるところが目からウロコです。

    物理学から生物を解く


     間の学問とは何か?というと、生物学というアプローチとは異なる学問から、生物学を考えるという取り組みのことを指します。

     その異なる学問が、今回は物理学なんです。

     先の「心拍数一定の法則」には理由があって、動物の機能からエネルギー効率を考えると、そのサイズ、時間に適していることがわかります。

     小さな動物は、質量が小さいため、慣性力が小さく、細かい動作が可能となります。

     一方、大きな動物は質量が大きいため、慣性力が大きく、のっそりとした動作しかできません。

     水中のイルカは流線型で、水中でのエネルギー効率は極めて高いそうです。つまり燃費が良いということ。

     そうすると、エネルギーを温存する必要がないから、曲芸なんて遊びができちゃうわけです。

     エネルギー効率の悪い動物は、目的なしに動こうとはしないんです。

     みなさん、思い当たりませんか?

     他にも微生物のメカニズムや、昆虫がモノコック構造であることなど、物理に興味あるひとにはとても引き込まれる内容でした。

     この本を読むと、生物の設計図がなんとなくわかったような気になります。

  • Scheme437:当たり前のことに疑問を持とう。異なる学問から見れば新たな発見がある。
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