誰も見たことがない「決定的瞬間」
この実験には、もう一つ有名な逸話があります。
それは滴が落ちる瞬間を、誰も直接目撃していないという点です。
パーネルの死後、1961年から実験の管理を引き継いだのが物理学者のジョン・メインストーンでした。
彼は半世紀以上にわたって実験を見守りましたが、生涯で滴が落ちる瞬間を見ることはありませんでした。
2000年には、雷雨による停電でライブ中継が途切れた隙に1滴が落ちるという不運にも見舞われています。
2014年4月に9滴目が落ちた際も、やはり決定的瞬間は記録されませんでした。
現在ではカメラによる常時監視が行われていますが、それでも「その瞬間」を捉えることの難しさは変わっていません。
現在の管理者は、クイーンズランド大学の物理学教授アンドリュー・ホワイトです。
彼は、記念すべき10滴目が落ちる日を待ち続けています。
予測では2020年代のどこかとされていますが、自然現象である以上、正確な時期は誰にも分かりません。
実験開始から約100年が経過しようとしている現在、落ちた滴はわずか9つです。
それでもピッチはまだ漏斗の中に残っており、実験は今後も何十年、あるいは100年以上続く可能性があります。
ピッチドロップ実験は、派手な成果や即時的な結論を生む研究ではありません。
しかし、「時間をかけなければ見えない真実がある」という科学の根本を、これほど分かりやすく示す実験も珍しいです。
人間の一生では捉えきれない現象を、世代を超えて引き継ぎながら観察する。その姿勢そのものが、科学の粘り強さを象徴しています。
次の一滴が落ちる瞬間を目撃するのは、もしかすると今この記事を読んでいる私たちの誰かなのかもしれません。
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面白い❢
>粘度は水の1000億倍以上とも言われています。
とあるけど、ネットで調べたところ、漏斗下部の管になっている部分の長さは2.9cmらしい。
物体がこの長さを何の抵抗が無く自由落下した場合ですら、落下に要する時間は約0.077秒。
>滴はおよそ8年から10年に1回という、気の遠くなるような間隔でしか落ちません。
の長い方である｢10年｣ですら0.077秒の約41億倍に過ぎません。
｢1000億倍以上｣と｢41億倍｣、こんなにも桁が違うのは何故なのだろう？
因みに、ネット上にはもう少し具体的に計算した結果の値として、水の粘度の約2300億倍という値があちこちに掲載されています。
自由落下の速度
ではなくて
ちぎれて自由落下し始めるまでにかかる時間
みたいな物が千億倍以上なんでしょう
ちぎれて自由落下しはじめてしまえば全ての物質の落下速度は重力加速度依存かと(空気抵抗は別として)
いいえ、粘度なのですから、ちぎれて自由落下し始めるまでにかかる時間ではなく、管を流れる際の抵抗が1000億倍以上という事なのです。
粘度による抵抗を受けながら流れ下るのに要する時間なのですから、粘度が低い水の場合でも当然自由落下よりも長い時間を要する事になりますから、水が自由落下するのに要する時間のたった41億倍しかかからずに、ピッチが流れるのは、
>粘度は水の1000億倍以上とも言われています。
という話と整合性がとれません。
> 管を流れる際の抵抗が1000億倍以上という事なのです。
変形のしにくさみたいな物が千億倍なのであって
流れる抵抗に単純計算出来る物では無いでしょう
極論を言えば
入れ物を大きくして1トンくらい入るようにすれば今の実験より速く送出されるでしょう
という事は
軽くすれば逆のことが起きるでしょう
この時点で自由落下と比較出来る物では無い事が分かるかと
いやいや、入れ物を軽くすれば流れる速度が遅くなるのは水の場合も同じ事。
ピッチの方だけを重くしたり軽くしたりした場合で考えるのは間違っています。
水の場合において、入れた量が少ないと、管の抵抗があるため、流れ下る速度が自由落下よりも遅くなるから、ピッチと水との流れ下るのに要する時間の比は、ピッチが流れ下るのに要する時間と水が自由落下するのに要する時間の比よりも小さくなりますので、ピッチが流れ下るのに要する時間と水が自由落下するのに要する時間の比が41億倍に過ぎないなら、ピッチと水との流れ下るのに要する時間の比は41億倍よりも更に小さくなると考えられるので、
>｢1000億倍以上｣と｢41億倍｣、こんなにも桁が違うのは何故なのだろう？
と言っているわけです。
自由落下に要する時間は、あくまで水が流れ落ちるのに要する時間よりも短い時間の例として挙げたものなのですから、自由落下と比較出来る物では無いという意見は話を理解出来ていない事による勘違いでしかないと思います。
あなたの思考実験で水を1滴に設定してるせいじゃないかな
水一滴と同量分のピッチで実験を開始したら、ピッチが一滴落ちるのに必要な時間はさらに遅くなって2300億倍に近くなると思う
はて？一体どこに水を1滴と書いてあると言うのだろうか？
思考実験で水を1滴に設定してるというのは2026/01/27 00:01:03さんの勝手な思い込みに過ぎません。
>はて？一体どこに水を1滴と書いてあると言うのだろうか？
ごめん、わかりやすいかなと思って1滴って書いちゃった。
ちゃんと説明するね
「粘度が1000億倍なら流れる速度も1000億倍程度遅くなる」 あなたの意見は正しい！
ただ、比較対象にした「自由落下」を持ち出すなら上からの圧力が0の状態じゃないといけない。
なぜなら、数kgの重さで上から押されているとき水圧によって水は自由落下よりも遥かに速い初速で下に落ちるから。(トリチェリの定理)
同様に、ピッチの方も上から圧力が掛かっているため粘度本来の数字より早く下に落ちる。
つまり、
「本来の粘度より圧力で速く落ちるピッチ」と「自由落下より圧力で速く落ちるはずの水」。
この2つの「圧力による加速」をどちらも無視しちゃってるから、50倍ものズレが出てるんじゃないかな？
ってことを伝えたかったんだ。
>数kgの重さで上から押されているとき水圧によって水は自由落下よりも遥かに速い初速で下に落ちる
はて？数kgというのは一体どこから来た値なのだろう？
2026/01/27 15:02:35は勝手な思い込みで値を捏造する前に記事にされているピッチドロップ実験の画像を良く見るべきですね。ピッチの密度は水の1.1～1.2倍くらいに過ぎないから、あんな漏斗の大きさでは数kgもの量など到底入れる事など出来ません。
>比較対象にした「自由落下」を持ち出すなら上からの圧力が0の状態じゃないといけない。
いいえ、上からの圧力が0の状態じゃないといけないのは、｢自由落下に要する時間｣と｢流れ落ちるのに要する時間｣が等しい場合だけです。こちらは既に
>自由落下に要する時間は、あくまで水が流れ落ちるのに要する時間よりも短い時間の例として挙げたものなのですから
と言っていますから、圧力が0なければならない理由はありません。
>「自由落下より圧力で速く落ちるはずの水」
>この2つの「圧力による加速」をどちらも無視しちゃってるから、50倍ものズレが出てるんじゃないかな？
この2点もまた単なる思い込みによる間違いですね。
その他の条件が同じ場合において、流速は管の入口と出口の間の差圧の平方根に比例しますから、流速に50倍の差が生じるためには2500倍もの圧力差が必要になります。
漏斗下部の管になっている部分の中の液柱の高さによっても液圧の差は生じるので、2500倍もの圧力差を得るためには、液面から管の出口までの高さの差が管の長さの2500倍も必要になりますが、どう見てもピッチの高さが65.9メートル(2.9cm×2500÷1.1)もあるようには見えません。
流速を計算するのが面倒くさかったので自由落下に要する時間を使いましたが、流速で計算しても1000億倍では桁がおかしいという結論は変わりません。その詳細は文字数制限を超えるためまた後で投稿します。
流速を計算するのが面倒くさかったので自由落下に要する時間を使いましたが、流速で計算しても1000億倍では桁がおかしいという結論は変わりません。
2300億倍という値を出している論文では、ピッチの密度を1.1×10^3kg･m^-3、管の直径を0.94cm、ピッチの下端から漏斗内の上面までの高さを7.5cm、実験開始から6滴目が落ちるまでに要した時間を585箇月、その間に管を流れたピッチの体積をビーカーに溜まったピッチの体積の概算から4.7×10^-5m^-3としているようです。
液柱の高さが7.5cmで密度が1.1×10^3kg･m^-3なら液圧は800Paです。
管内径0.94cm、管長2.9cm、差圧800Pa、単純な円筒管(流量係数0.7)なら、たとえ粘度を無視したとしても管を流れる水の流量はベルヌーイの定理により6.1×1m^3･s^-1。
この流量で4.7×10^-5m^-3の6分の1の体積が流れるのに要する時間は0.77秒。
従って、自由落下に要する時間である0.077秒は、たとえ粘度が無かった場合であっても、水が管の中を流れ落ちるのに要する時間の10分の1しかなく、
>自由落下に要する時間は、あくまで水が流れ落ちるのに要する時間よりも短い
という話は普通サイズの漏斗のようなものに対して適用する場合においては妥当な考え方です。
前回の投稿において、差圧の計算結果を有効数字2桁で丸める際に間違って切り捨ててしまっておりました。
ですので差圧の計算結果として提示した800Paという値は間違いで、正しい値は810Paです。
これにより漏斗下部の管の中を流れ落ちる水の流量も微妙に変わる事になり、6.1×10^-5m^3･s^-1ではなく
0.7×(0.94×10^-2[m]÷2)^2×√(2×810[Pa]÷1000[kg･m^3])≒6.2×10^-5[m^3･s^-1]
になります。
後、4.7×10^-5m^-3の6分の1の体積が流れるのに要する時間を計算する際に、体積を6分の1にするのを忘れておりました。ですので0.77秒は間違いで、正しくは0.13秒になります。
普通にサンプル数を増やしたり、温度条件を振ったりはしないのかな
…ってのは野暮か？
効率よりロマンと言うか、人と人を繋ぐ事に意味があるんだろうな
野暮やロマンというより、元々はたかが
>学生向けの教育実験として準備
したものに過ぎないから、
>固体に見えるのに、実は液体
であるという事を示す事が出来ればそれで十分であり、正確な粘度の値とか、温度条件の違いによる影響とかは特に追求するつもりは無かったのではないかと…