以前 弁理士の動画を紹介しましたが、今回は特許庁が最近公開した面白い動画を教えてもらったのでお知らせします。商標権についての動画ですが、面白いのでご覧ください。動画公開の趣旨はこちらに記載されています。
詳しくは特設サイトをどうぞ。
https://www.jpo.go.jp/introduction/soshiki/design_keiei/shohyoken/index.html
このところ福岡は暖かい日が続いています。なんと四月上旬から5月上旬なみの気温のところもありました。梅の花も月末には満開になるかもしれません。
一月七日は「ほんげんぎょう（どんと焼き）」の日です。
写真は今朝撮影した「ほんげんぎょう」 の様子です。まだ暗い中、点火直後の炎がまるで火の鳥のように見えています（写真をクリックすると拡大します）。私達のところは点火が午前6時半だったので暗い中をどんと焼きの場所にいくと、ちょうど火がついたところでした。風が強い朝だったので、火の粉が舞いあがり、燃え盛る竹組からはバン！ パン！という物凄い爆竹さながらの音が聞こえて壮観でした。炎が下火になるころには夜があけてきて、
新しい年の幸を祈る行事が終わりました。
どんと焼きともいわれるこの行事は、しめ飾りや門松、お正月飾りなどを写真のような竹組の火にくべて、無病息災・家内安全をお焚き上げの炎に祈る行事です。
昔はめいめいのお宅の庭で、午前3時ごろに竹でつくった飾りに火をつけて、お習字の
紙とかしめ飾りとかを火にいれてみんなで燃やしていたのだそうです。子供たちがわいわいいって参加して、煙が高くあがるとお習字が上手になるとされていたと、古老の方の本にありました。今夜は大宰府天満宮の鬼すべや、久留米の大善寺玉垂宮の鬼夜など火祭りが行われ、福岡は終日、火祭りの一日でした。
今年が皆様にとって素晴らしい一年でありますように！
今日はこの写真（註１）を紹介します。
これは日本の有名な数学者 岡潔があちこちで語り、いろんなところで書き遺しているフランスの数学者エルミートの中年の肖像写真です。エルミートというのは物理学ではエルミート演算子というのでおなじみです。以下は岡潔の曙（講談社現代新書 絶版）という本からの引用ですが、同じ話は現在容易に入手できる「一葉舟」などにものっていますのでご覧ください。私がはじめてこの話を聞いたのは高校生のとき、NHKのラジオFMでやっていた岡潔さんと秋月康夫さんお二人の対談の中でした。テープレコーダーに録音して何度も聞いていたのを思い出します。
フランスの数学者アンリ ポアンカレは、微分方程式論やトポロジー、三体問題、ポアンカレ予想、カオス発見のさきがけ、など様々な偉大な業績を残し、さらにポアンカレ変換が相対性理論ででてくることからわかるように、アインシュタインがいなくても特殊相対性理論は彼が発見したであろうといわれる偉大な科学者です。多くの随筆を書いていて、岡潔はそのなかの「科学の価値」(註2）という本を読みその中の以下の言葉が深く印象に残ったと書いています。
「エルミットの語るや、如何なる抽象的概念もなお生けるが如くであった」
エルミートは、ポアンカレの先生です。「科学の価値」という本のなかで、ポアンカレはこんなことを書いています。
「其反対にフェリックス・クライン(Felix Klein) を考えると、彼は函数論の最も抽象的な問題の一つを研究した。即ち一の与えられたリーマン面に、与えられた特異性を有する所の函数が常に存在するかという問題である。さて此有名なドイツの幾何学者は如何にしたであろうか。彼はリーマン面に置換えるに電導率が一定の法則に従って変化するごと如き金属面を以てし、其二つの極を連結するに電池の両極を以てした。かくして彼は電流が之に通じなければならぬ事、其電流の面に分配され方が問題に要求せられた特異性をまさに持つ所の函数を定義する事を述べたのである。もちろん勿論クラインは之を以て彼がただ概観の見取を為したに過ぎないことをよく知って居た。其にもかかわらず彼は之を発表するに躊躇せず、又厳密なる証明でないにせよ、之によって彼は一種感情上確実と思わしめるものを発見したと信じたごと如く思われる。しかるにもし此が論理家であったならば、かような考は嫌悪排斥したであろう、否むしろ排斥するどころか かような考を起すことが無かったであろう。」(田辺元訳 「科学の価値」より引用）この後、ポアンカレはベルトランとエルミートを比較して論じているのですが、この文章に刺激をうけて岡潔や秋月康夫はクライン全集を丸善にいって買って帰ってきてその論文を読んだそうです。以下は岡潔の上記の本からの引用です。
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「エルミットの語るや、如何なる抽象的概念もなお生けるが如くであった」
この言葉も深く私の印象に残った。
これは後の話であるが、私が大学二年(京大数学科)のとき、秋月(康夫、群馬大学学長)は(同じ 科の)一年だった。そのとき丸善へクライン全集が来た。私達は三卷とも買って帰って、ポア ンカレがいった論文だけ読んだ。三十ページほどのごく短いものである。
暫く経つと丸善へエルミット全集が来た。前のはドィツ語だったからまだしもよかったが、 今度はフランス語だから私達は全く読めない。然し各卷の初めにエルミットの肖像がある。それで私達はまた三巻とも買って帰った。その第二巻の巻頭のものは中年のエルミットの読書姿態である。それを見ていると、なんだかポアンカレの言葉がわかって来るような気がする。
秋月はそれを切り抜いて、額に入れて机の上に立てた。それを見て化学二年の、哲学の西田先生の息子の外彦君まで、一人で丸善へ行ってエルミット全集三巻を買って帰って、その肖像 を切り抜いて、机の上に立てた。
頭頂葉に理想を掲げるとは、こうすることである。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝最初に載せた写真は、秋月さんが買って帰って切り抜いて額にいれて机の上にたてた、そのエルミート全集第2巻の写真です。岡潔の著作のあちこちで紹介されているエピソードですが、写真をご覧になった方は少ないかと思い、ブログにのせておくことにしました。
下はエルミート全集第１巻の肖像です。「若いころの目はまさしく詩人の目をしている」（一葉舟）と岡潔が書いている写真です。写真はどちらも九州大学図書館からダウンロードしました(注1参照）
註１：この最初の写真は九州大学図書館の貴重図書のページでHermiteといれて検索すると、Hermite全集(Oeuvres de Charles Hermite)がでてくる（フランス語です）、その第二巻がpdfで掲載されているのですが、その最初のpdfにのっています。あるいは画像そのものを見ることもできて、その画像をダウンロードしてもいいです。ブログに載せたのは私が解像度を落としたものですが、オリジナルの高画質版もダウンロードできますので必要な方はダウンロードしてみてください。下の写真の左下のダウンロードボタンを押すと、高解像度、低解像度を選んでダウンロードできます。
註2：ポアンカレの「科学の価値」は、田辺元訳が科学図書館にありますのでダウンロードしてお読みください。
新年あけましておめでとうございます！
福岡は快晴です。朝歩いていると太陽がのぼってきました。あたたかい元旦です。
本年もどうぞよろしくお願いいたします。
高校生に知ってほしい強力ツール ベンゼンの異性体を描いてみよう！：化学式から異性体の構造（環や二重結合、三重結合の存在可能性）を推定する方法
今年も残すところあと一日となりました。今年の福岡はことのほか紅葉がきれいで長く続きました。写真は11月に大宰府近くにある竈門神社(かまどじんじゃ)に行った時に境内で撮影した紅葉です。青空に映えてとてもきれいでした。
さて、今日は一足早いお年玉ということで、有機化学を学び始めた高校生や受験生、一般の方々に是非覚えておいてほしい強力なツールを紹介します。試験問題を解くのにも大活躍しますので、活用してみてください。
先日のブログで、三炭糖のdihydroxylacetoneが隕石の中から発見されているというお話をしました。C3H6O3という分子式で示される物質がどのような構造をしているかを推定する簡単な方法を紹介します。これは有機化合物の構造を質量スペクトルやNMRなどで推定する際に常用される方法です。（たとえば「有機化合物のスペクトルによる同定法 (第8版)」(東京化学同人）をご覧ください）
分子式はその物質がどのような元素からなり、それぞれの元素が何個あるかという情報の他に、分子内にある環や不飽和結合(二重結合や三重結合）の数についても教えてくれるのです。不飽和結合の存在や環の存在によって結合している水素の数が、環や不飽和結合がない場合にくらべてどれくらい減っているかを示すhydrogen deficiency indexという数を分子式から計算することができます。このインデックス（数）を計算すると、分子式内の二重結合の数、三重結合の数の二倍の数、および環状構造の個数の合計がわかります。計算の仕方は以下のとおりです。
hydrogen deficiency index=（炭素数＋１）ー水素数/2ーハロゲン数/2＋三価の窒素数/2です。
たとえばC3H6O3（つまり炭水化物C3(H2O)3の場合）なら、上の式で炭素数3、水素数6、酸素数3なので、（3+1）-6/2ということで1がインデックスとなります。つまりこの分子式で表される分子には二重結合が1個あるか、または環が一個あるだろうと予測できるわけです。ケトースもアルドースもありうることがわかりますね。
C7H7NOの場合だと、炭素原子数が7、水素が7、窒素が一個で酸素が1個ですので、インデックスは（7+1）-7/2+1/2となり、5となります。この分子はたとえばベンズアミドでありうるわけです。ベンゼン環には二重結合3つ、環が一個ありますからそれだけで4となりあとはアミド結合の酸素と炭素の間の二重結合が1となり合計5になります。この分子式でインデックスが５になるような異性体を練習に書いてみてください。
簡単な練習としてはC6H6が面白いです。良く知られているのはベンゼンです。しかしこの化学式で示される分子はもっといろんなものがあり得ます。
C6H6という分子のインデックスは炭素6個に水素6個ですから、（6+1）-6/2で4です。ベンゼンなら環が1個で二重結合3個ですのでたしかに4となってあっています。しかし環が1個で三重結合が1個(1x 2=2)、二重結合が1個でも4ですよね。大学生のときこのインデクスを使ってものすごい数の構造異性体を書いて遊んでいたのを思い出します。うちの奥さんが地味な遊びや、といっている声が聞こえますが‥‥。
解答例をはりつけておきます。もっといろいろ(合計30種類以上）書けますので試してみてください。(図は、ChemSpider(無料の化学構造のデータベースで、テキスト検索や構造検索ができます）という便利な化学のサイトで分子式C6H6の異性体を検索した結果から、一部を抜き出して、図を改変したものです。もとのページを見たい方はこちらです。）
もっと一般化したインデックスの計算式は以下のようになります。
hydrogen deficiency index =(Ⅳ)+1-（Ⅰ/2）+（Ⅲ/2）
ここでⅣというのは４価の元素(炭素Cとかケイ素Siの原子の数）
Ⅰは一価の元素の数、つまり水素Hやハロゲン(ClとかFとか）の原子数の合計
Ⅲは三価の元素の原子の数、つまり窒素Nとかリン原子Pなどの数です。
下の写真は竈門神社本殿そばの池に浮かんでいた もみじの落ち葉です。ゆっくりと風にふかれて水面をただよっていました。
ニュースでご存知かもしれませんが、日本の東北大学の研究者がNASAの研究者と共同で、有名なマーチソン隕石（初版のブログでマーチンソンと書き誤っておりました。お詫びして訂正します）などの炭素質隕石に宇宙起源の糖を発見したと報告しています。 有名な米国科学アカデミー紀要に発表されたこの論文です。オープンアクセスのようで誰でも読めます。 簡単な日本語の紹介pdfは東北大学のサイトにあります。
Murchison 隕石は丁度50年前に落下した隕石で今年記念行事が開催されていました。この隕石ともう一つNWA801という隕石の中に、地球に落下してからの汚染ではない、宇宙起源と考えられる糖が複数種類検出されました。Murchison隕石からはすでに宇宙起源のアミノ酸が検出されていましたが、今回RNAや生命のエネルギー通貨といわれるATPその他のリボヌクレオチド、リボヌクレオシドの成分でもあるriboseが検出された他、 コンドロイチンプロテオグリカンやヘパラン硫酸プロテオグリカンのタンパク質とのリンカー部分の構成成分の糖であるxylose(タンパク質中のSer, Thrに結合する）、そしてarabinose、最後にlyxose(これは珍しい糖）が検出できたそうです（なおDかLかという、検出されたそれぞれの糖のキラリティーは決定されていません）。 以前(1962年や1963年の論文―以下の参考論文の項を参照）にも隕石中にglucoseまたはmannose、xylose, arabinoseを検出したという報告がありましたが地球の生物による汚染の可能性が議論されていました。また2001年にNatureに載った論文では、宇宙起源の3単糖であるdihydroxylacetone (ケトースです）が検出されており、同時に各種の糖アルコールも発見されています。しかし5単糖以上の糖は検出されていませんでした。隕石の中に確実に5単糖の存在が検出されたのは初めてで画期的なことです。また今回の論文では、これらの糖鎖がどのような化学反応で合成されたかについても実験を交えて議論しており、おそらくこの糖鎖がformose反応によってできたであろうという推定の実験も行っています(formose反応については、以前の記事も参照のこと）。糖鎖の起源については平林淳先生の以下の論文もご覧ください。
Hirabayashi J. On the origin of elementary hexoses. Q Rev Biol. 1996;71(3):365–80. [PubMed] [Google Scholar]
隕石中の糖についての参考論文：1) Degens, E. T. & Bajor, M. Amino acids and sugars in the Bruderheim and Murray meteorite. Naturwissenschaften 49, 605–606 (1962).
2) Kaplan, I. R., Degens, E. T. & Reuter, J. H. Organic compounds in stony meteorites. Geochim.Cosmochim. Acta 27, 805–834 (1963).
宇宙には前に書いたように炭水化物が検出されていましたが、昔イギリスの有名な天文学者Fred Hoyleが宇宙塵の示す赤外線吸収スペクトルパターンはsporopolleninやポリサッカライド、あるいはバクテリアの外壁の多糖類類似のもの由来であるという説を唱えて論文がNatureに掲載されていました。
HOYLE, F., WICKRAMASINGHE, N. Polysaccharides and infrared spectra of galactic sources. Nature 268, 610–612 (1977) doi:10.1038/268610a0
宇宙由来の糖鎖がついに発見された今、はやぶさ2が小惑星りゅうぐうのサンプルを採取して帰還の途へつこうとしています。ひょっとしたら りゅうぐうのサンプルの中に、世界ではじめて糖鎖が検出されるかもしれませんね。とても楽しみです。(写真は1週間ほど前に撮った金星と木星の写真です）
今日夕方のNHK福岡の放送で、九大跡地の元寇防塁が国の史跡指定へというニュースを放送していました。調べてみると、九州大学が伊都へ移転する前に私達がいた箱崎キャンパス、それも理学部本館から中央図書館、農学部などにわたって元寇防塁跡の石組や溝のあとが点々とみつかっているようです。防塁あとは工学部へものびています。箱崎キャンパスの卒業生の皆さんはこの地図を見ると興味津々でしょう。
この地図は九大が昨年発表したこの報告のpdfにある図からとったものです。理学部では理学部会議室の下あたり、ちょうどバーベキューをやれるスペースの周辺に石積み遺構あと（赤い線で表示）や溝状の遺構(青い線で表示）がみつかっているようですね。赤い石積み遺構は図の右上にある赤い点線（地蔵松原公園の元寇防塁遺跡）から農学部、中央図書館、理学部本館へと連続して続いているように見えます。理学部本館にあった私達の研究室は理学部会議室のすぐそばの二階にありましたから、毎日窓から眺めていたあたりに元寇防塁があったわけです。箱崎キャンパスは、昔は海に近かったようで松林の名残の松も点々としていました。去年、筥崎宮が元寇のとき避難してきた史跡を訪れた記事を書きましたが、やはり博多は元寇にまつわる史跡が多いですね。しかしまさか箱崎キャンパスの理学部や中央図書館、防音講義室、システム生命学府棟、農学部あたりに防塁があったとは驚きでした。
下の図は九大の所蔵する蒙古襲来絵詞(模本）の高精細画像です。主人公である竹崎季長（たけざき・すえなが）の活躍を描く絵巻物で18世紀末に発見された原本をかなり早い時期に複製したものと考えられているそうです。絵巻物の「季長、生の松原の石築地の前を通過する」の場面で防塁を通過しているところが描かれています。
台風や洪水で被害にあわれた方々に心からお見舞い申し上げます。
さて今回は、生化学や糖鎖生物学、あるいは生命科学を学ぶ人に適当な有機化学の教科書として以下の本をみつけたので紹介しておきます。また無料で科学や歴史、英語などを学べるサイトも紹介します。
Organic Chemistry with a Biological Emphasis Volume I
Organic Chemistry with a Biological Emphasis Volume II
この二冊は、わかりやすい英語で書かれた教科書で、ミネソタ大学モリス校のサイトにおいてあって、無料で利用できるオープンソースのライセンスの教科書です。下の画像をクリックすると、化学以外を含めた様々な分野のオープンライセンスの教科書がみつかります。（画像をクリック後に開いたページの左側にあるBiological/Physical Sciencesをクリックすると生物、物質科学関係の本のリストがみられます。）
著者のTim Soderbergさんはもとは英語専攻で、日本で英語教師を5年ほどやっておられたそうです。その後、大学に入りなおして科学を専攻し、大学院入学資格を得た後、ユタ大学の大学院に入ってJournal of Organic ChemistryのEditor-in-Chiefを長年つとめたDale Poulter先生の指導のもとで、アーキア(古細菌）の酵素であるprenyltransferaseの研究(それぞれtRNAと膜脂質の修飾に働く2種の酵素の研究）で生化学で博士号を取得。2000年から2016年までミネソタ大学の准教授として有機化学を教えておられた方です。生化学の研究をしていた、有機化学に詳しい先生の書いた本なので生体分子をとりあげて有機化学を学ぶという方針で書かれています。これは生命科学を学ぶ人のための有機化学の教科書としておすすめできると思います。章内問題の解答や章末問題の一部の解答もダウンロードできますので勉強しやすそうです。
あと、Open Educational Resources （OER）というのをご存知ですか。無料の教科書やビデオを駆使して教育していこうという趣旨の運動のようで、無料で数学、物理、化学、生物学その他を学べるという運動です。有機化学については、以下のOERのサイトもご覧ください。
https://oerdegrees.org/courses/chemistry/
https://oerdegrees.org/courses/organic-chemistry/
いろんな無料で利用できる教材へのリンクが集まっているポータルサイトです。その中にはKahn Academyというのがあって、ビデオで有機化学を学べます(トップページ左上のCoursesをクリックすると、数学、物理、化学、生物学、歴史、ミクロ経済学、マクロ経済学、英語の文法、プログラミング(JavaScriptとか）なども学べます。たとえば前に紹介したenantiomer(鏡像異性体、エナンチオマー）について紹介しているビデオとかもあります。字幕がでるビデオですので英語の勉強にもなりますよ。
またサイエンスについては以下を参照してください。
http://oerdegrees.org/programs/science/
こんなのもあります。Libretextsというサイトで、無料で生化学、有機化学、量子化学や量子力学、統計力学、物理化学、政治学などほとんどなんでも学べます。化学へのリンクをあげておきます。
https://chem.libretexts.org/
またこちらにはSolderbergさんの教科書が1冊本のカラー版でおいてあります。章の順序立てがかわっていますが、一冊まるごとダウンロードできますのでご覧ください。
「ロウソクの科学」は理化学研究所の企画 科学道100冊にも選ばれています。科学道ジュニアというジュニア向けの科学の推薦図書一覧もあって、そちらにも選ばれて入っています。科学道に選ばれている本にはこのブログで紹介したものもあって、どれも面白そうですのでこれからの読書計画の参考に是非ご覧ください。
最後にFaradayの有名な言葉を紹介しておきます。下の写真は英国ロンドンにあるファラデー博物館(The Faraday Museum)で昔私が撮影した彼の実験ノートの一部の拡大写真です。
“All this is a dream. Still, examine it by a few experiments.
Nothing is too wonderful to be true, if it be consistent with the
laws of nature and in such things as these, experiment is the
best test of such consistency.”と書いてあります。Faraday 博物館の写真の説明文は以下のようでした。
This note was made by Faraday on 19th March 1849, when set out
in search of a connection between gravity and electricity and magnetism
–the final link in the unity of natural forces in which he so firmly believed.
ファラデーは、現代の物理学で使われている場の概念を初めて導入した現代物理学の創始者です（以前紹介した「物理学を変えた二人の男―ファラデー,マクスウェル,場の発見（岩波書店）」がとても面白い本ですので是非お読みください）。人類の歴史の中で最高の実験家といえるでしょう。彼の直観した場の概念を、数学の言葉で実体化したマックスウエルとともに、現代の場の理論がこの二人のおかげで誕生したのです。彼は前にも書いたのですが、当時知られていた重力、電気力、磁力の三つの力を統一しようと実験を行っていました。統一場の理論の先駆者ですね。
話題になって、このブログでも取り上げた「アインシュタインの旅行日記」（アルバート・アインシュタイン 著 ／ゼエブ・ローゼンクランツ 編 ／畔上司 訳 ）が草思社から翻訳出版されたので読んでみました。英語の原書の翻訳本ですが、アインシュタインの旅日記の部分はドイツ語に堪能な訳者の方がドイツ語原文から訳したのだそうで、より信頼できる翻訳書となっています。序文の部分はアインシュタインとシオニストの関係などいろいろ書いてありますが、日本への航海と日本滞在の旅日記の部分はとても興味深く読めました。アインシュタインが日本を訪れたのは1922年秋で、関東大震災の一年足らず前のことでした。この頃、日本は輝いていたというのが読んだ後の感想です。日本訪問が彼に深い感銘を与えたことが読み取れます。日本人は語学に堪能であるという彼の言葉にも注目しました。
九州大学の第一外科の創設者 三宅 速（はやり） 教授は以前紹介したようにアインシュタインの日本旅行の初めから同じ船に乗船しておられましたが、日記には、アインシュタインが腸カタルとひどい痔で悩まされていた時、かけつけて適切な治療を行ったことが書かれています。アインシュタインの奥さんは夫が癌ではないかとひどく心配されていたということですが、三宅先生の適切な治療で快癒されました。三宅先生は医者ですので患者の病名などは公開されなかったようで、当時の新聞には船中で足の疾患に悩まされていたアインシュタイン博士を三宅先生が治療して一週間ほどで快癒させたとあります(「アインシュタイン日本で相対論を語る」 p136）。この本の136ページには、瀬戸内海に船が入った時、アインシュタインが海を眺めながら自分の仕事の内容を三宅先生一人に1時間20分にわたって特別講義してくれたとあります。
さて本題ですが、英語やドイツ語が読める方は、アインシュタインの旅行日記をオンラインで無料で読むことが出来ます。プリンストン大学のこのサイト（Digital Einstein Papers)には、アインシュタインの論文、手紙、日記などが公開されており、ドイツ語原文と英語に訳したもの(English translation supplementと書いてある巻です）があります。有名な特殊相対性理論の論文(英訳へのリンク）も読めますし、「アインシュタインの旅行日記」travel diaryの原文もドイツ語、英語で読むことができます。アインシュタインの原論文や手紙などを読みたい人には絶好のサイトですのでこの機会に是非ご覧ください。
写真は9月半ばに撮影した庭の秋の花です。彼岸花がとてもきれいでした。