1
00:00:07,053 --> 00:00:09,173
これらの物質は
どこから来たのでしょう?

2
00:00:09,173 --> 00:00:10,267
この石は?

3
00:00:10,267 --> 00:00:11,327
あの牛は?

4
00:00:11,327 --> 00:00:12,482
あなたの心臓は?

5
00:00:12,482 --> 00:00:15,602
物質そのもののことではなく
全ての物質を構成しているもの―

6
00:00:15,602 --> 00:00:18,555
原子について尋ねています

7
00:00:18,555 --> 00:00:22,893
この疑問に答えるために
質量保存の法則を考察していきましょう

8
00:00:22,893 --> 00:00:25,757
この法則は孤立系―

9
00:00:25,757 --> 00:00:29,969
物質もエネルギーも行き来できない
境界の内部として定義される系において

10
00:00:29,969 --> 00:00:34,248
その孤立系の中にある質量 ―
つまり物質とエネルギーは

11
00:00:34,248 --> 00:00:37,068
生成されることも
消滅することもないというものです

12
00:00:37,068 --> 00:00:39,775
私達が知っている限り

13
00:00:39,775 --> 00:00:41,828
宇宙全体も１つの孤立系といえます

14
00:00:41,828 --> 00:00:45,931
しかしそちらを考察する前に
ずっと小さく簡単な場合を考えてみましょう

15
00:00:45,931 --> 00:00:49,118
ここに炭素原子が6個
水素原子が12個

16
00:00:49,118 --> 00:00:51,912
そして酸素原子が18個あります

17
00:00:51,912 --> 00:00:55,605
わずかなエネルギーで
これらの分子は動き始めます

18
00:00:55,605 --> 00:00:58,692
原子同士が互いに結合して
身近な分子を作ることができます

19
00:00:58,692 --> 00:00:59,946
水ができました

20
00:00:59,946 --> 00:01:01,743
こちらは二酸化炭素です

21
00:01:01,743 --> 00:01:04,157
質量は増えることも
減ることもありません

22
00:01:04,157 --> 00:01:07,811
手持ちの原子でどうにかしなくてはいけません
他に何ができるでしょうか?

23
00:01:07,811 --> 00:01:09,768
彼らにも独自の考えがあるようです

24
00:01:09,768 --> 00:01:14,341
ご覧ください　もっと二酸化炭素と水ができて
６個ずつになりました

25
00:01:14,341 --> 00:01:19,185
もう少しエネルギーが与えられ
単糖類１個といくつかの酸素ガスに

26
00:01:19,185 --> 00:01:21,183
作り変えられました

27
00:01:21,183 --> 00:01:26,997
炭素６ 水素12 酸素18の原子が
全部使われています

28
00:01:26,997 --> 00:01:31,170
加えられたエネルギーは
原子の結合として保存されています

29
00:01:31,170 --> 00:01:33,321
そのエネルギーは再度
放出することも可能です

30
00:01:33,321 --> 00:01:36,887
この糖を水と二酸化炭素に
戻せばいいのです

31
00:01:36,887 --> 00:01:39,556
そこにはまったく同じ原子がいます

32
00:01:39,556 --> 00:01:44,149
いくつかの原子を取り除き
少し破壊的な実験をしてみましょう

33
00:01:44,149 --> 00:01:48,588
これはメタンです　牛の鼓腸症に
関連して良く知られています

34
00:01:48,588 --> 00:01:51,132
ロケットの燃料にも使われています

35
00:01:51,132 --> 00:01:53,786
酸素とエネルギーを少々加え―

36
00:01:53,786 --> 00:01:55,616
たとえばマッチで火をつけることで

37
00:01:55,616 --> 00:02:00,661
燃焼して 二酸化炭素と水が生成し
さらに より多くのエネルギーが発生します

38
00:02:00,661 --> 00:02:03,775
メタンには４個の水素が結合していましたが

39
00:02:03,775 --> 00:02:08,666
燃焼後も４個の水素が２個の水分子に
くっついていることがわかります

40
00:02:08,666 --> 00:02:13,573
最後になりますがプロパンがここにあります
別の燃焼性ガスですね

41
00:02:13,573 --> 00:02:16,731
酸素を加えて火をつけてみましょう
バン！

42
00:02:16,731 --> 00:02:18,885
水と二酸化酸素が増えました

43
00:02:18,885 --> 00:02:20,784
今回は二酸化炭素分子が３個になりました

44
00:02:20,784 --> 00:02:24,443
プロパン分子には３個の炭素があって

45
00:02:24,443 --> 00:02:26,590
これらは どこにも
逃げることはできないからです

46
00:02:26,590 --> 00:02:30,451
同一の原子の組み合わせで他にも
いろいろな変化をさせることができます

47
00:02:30,451 --> 00:02:33,764
常に「質量保存の法則は真なり」なのです

48
00:02:33,764 --> 00:02:36,748
どんな物質やエネルギーも

49
00:02:36,748 --> 00:02:40,216
化学反応を終えた後にも存在し
同じ分子が占めています

50
00:02:40,216 --> 00:02:42,673
質量が生成されたり
消滅されるたりすることがないのなら

51
00:02:42,673 --> 00:02:45,957
これらの原子はもともと
いったいどこから来たのでしょうか

52
00:02:45,957 --> 00:02:49,397
時計の針を戻してみましょう

53
00:02:49,397 --> 00:02:53,573
もっともっと ・・・ もう少し戻って下さい
ずいぶん前です

54
00:02:53,573 --> 00:02:54,892
はい そこです

55
00:02:54,892 --> 00:02:56,378
ビッグバンです

56
00:02:56,378 --> 00:02:59,908
宇宙の誕生後の３分間
粒子からなる―

57
00:02:59,908 --> 00:03:03,979
高エネルギー状態のスープ状態から
水素が作られました

58
00:03:03,979 --> 00:03:07,846
最終的にはたくさんの原子が集まって
星を形成したのです

59
00:03:07,846 --> 00:03:12,085
このような星の内部では
軽い元素―

60
00:03:12,085 --> 00:03:13,980
水素やヘリウムなどが核融合を起こし

61
00:03:13,980 --> 00:03:17,706
炭素や酸素のような
より重い元素に作り替えられたのです

62
00:03:17,706 --> 00:03:21,310
一見するとこの変化は
質量保存の法則に反しているようにも思えます

63
00:03:21,310 --> 00:03:23,847
なぜならものすごい量のエネルギーを

64
00:03:23,847 --> 00:03:25,747
どこからともなく放出しているからです

65
00:03:25,747 --> 00:03:28,952
しかしアインシュタインの
有名な方程式のおかげで

66
00:03:28,952 --> 00:03:32,108
エネルギーは質量と等価であるということが
分かっています

67
00:03:32,108 --> 00:03:34,871
反応前の原子の総質量は

68
00:03:34,871 --> 00:03:38,982
生成物の質量より
ほんのわずかながら多いのですが

69
00:03:38,982 --> 00:03:43,937
その差がエネルギーの増加分に
ぴったり等しいのです

70
00:03:43,937 --> 00:03:49,587
このエネルギーは星から発せられる
光、熱や高エネルギーの粒子となります

71
00:03:49,587 --> 00:03:52,103
最終的にはその星は超新星爆発を起こし

72
00:03:52,103 --> 00:03:54,586
作られた元素を宇宙にばらまきました

73
00:03:54,586 --> 00:03:58,380
手短に説明すると
他の超新星からも放出された原子が集まり

74
00:03:58,380 --> 00:03:59,889
地球を形成し

75
00:03:59,889 --> 00:04:04,003
46億年後に
この小さな孤立系の実験で

76
00:04:04,003 --> 00:04:06,892
個々の役割を果たしているのです

77
00:04:06,892 --> 00:04:11,619
しかし原子が集まって
私達の身体や

78
00:04:11,619 --> 00:04:12,941
例の牛や石を構成する原子ほど
興味深いものはありません

79
00:04:12,941 --> 00:04:14,190
例の牛や石を構成する原子ほど
興味深いものはありません

80
00:04:14,190 --> 00:04:17,211
ですからカールセーガンの
有名な言葉にあるように

81
00:04:17,211 --> 00:04:19,970
「私たちは星の材料だけでできている」
のです