初期の実験

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初期の実験

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/13 03:35 UTC 版)

「酸素」の記事における「初期の実験」の解説

燃焼と空気の間には何らかの関係があるのでは、と行われたもっとも古い実験のひとつは、紀元前2世紀の古代ギリシアのビザンチウムのフィロンが著した『プネウマティカ（Pneumatica）』に記録されている。器に据えた蝋燭を灯してガラスの壷を上から被せ、壷の口が漬かるまで器に水を満たす。すると、壷の中へ水が吸い上がる様子を観察することができた。フィロンは、壷の中の空気が「四大元素の火」に変換され、これが壷のガラス壁を透過して逃げたと考えた。それから遥か時代が下った中世のルネサンス期に、レオナルド・ダ・ヴィンチはフィロンの実験に考察を加え、燃焼や呼吸を通じて空気が一部消費されると考えた。 17世紀後半にロバート・ボイルは、燃焼には空気が必要不可欠であることを立証した。これをジョン・メーヨーは、必要なものは彼が「硝気精（spiritus nitroaereus、nitroaereus）」と名づけた空気の構成要素だという説を提唱した。メイヨーの実験はフィロンと同じように水で封じた逆さの容器にそれぞれ蝋燭とマウスを入れ、どちらも水位が14分の1程度上昇したことを確認した。これから、メイヨーは燃焼と呼吸のいずれでも硝気精が消費されるとの確証を得た。またメイヨーは、アンチモンを加熱すると質量が増えることも確認し、これは金属に硝気精が結合したためと考えた。呼吸については、硝気精は肺の中で空気から取り出されて血液に受け渡され、動物の体温や筋肉の動きを生み出す反応に使われると考察し、1668年に発表した。

初期の実験

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/02/10 06:41 UTC 版)

「液体呼吸」の記事における「初期の実験」の解説

1960年代半ば、ニューヨーク州立大学バッファロー校の生理学者キルストラ (J. Kylstra) は、食塩水には高圧下で酸素を多く溶かしこめることを見出した。アメリカ海軍の与圧室で、キルストラはマウスが生理食塩水を肺から出し入れできるか、また生存するのに十分な量の酸素を食塩水から取り込むことができるかを試す実験を行った。結果としてマウスやラットは液体中で呼吸することができたが（18時間まで生き残った）、二酸化炭素が十分に排出できなかったためすぐに致死量に近い値に達し、二酸化炭素中毒に陥った。これは液体呼吸を人間に適用する前に解決すべき問題であった。 1966年、レランド・クラーク (Leland Clark) とゴラン (Golan) もマウスを使った液体呼吸に関する実験を行った。酸素や二酸化炭素はフロンなどのフルオロカーボン類に非常に溶けやすい。レランド･クラークは、もし肺胞がフルオロカーボン中から酸素を取り込み二酸化炭素を排出することができるなら、動物が呼吸する際に使えるはずだと考えた。実験はまず麻酔したマウスで行われ、その後数種の動物で行われた。気道に管を差し込んで入り口の部分を膨らませて密着させ（＝気管挿管）、外気が肺に入らないように、また呼吸用の液体が漏れ出ないようにした。 フルオロカーボンに酸素を通気し溶かしてから実験動物の肺に入れ、毎分6回の周期で吸入と吐出を繰り返した。これを最長1時間続けてから液体を除去したところ、ほとんどの動物は数週間生き残り、その後肺への損傷のため死亡した。死骸の解剖結果は肺が収縮した際に充血が起こるが膨らんでいる際には正常であったことを一様に示していた。 キルストラの研究と同じく、クラークの場合でも動物の気道の広さが問題であった。気道が狭いと肺に入っていくことができる液体の量が制限される。このことなどが原因となって二酸化炭素が肺にたまり、十分な速さで除去されなくなっていた。クラークは、マウスがフルオロカーボン中で生き延びることができる時間はフルオロカーボンの温度に反比例することを発見した。すなわち、液体が冷たいほど呼吸も遅くなり、二酸化炭素の蓄積が避けられる。二酸化炭素中毒を回避する唯一の方法は低体温状態にすることであった。この方法によって問題はほとんど解決し、1つの例では 18 ℃ において20時間、液体呼吸で生き続けた。 初期の実験では全ての動物が肺に損傷を受けていた。しかし、これがフルオロカーボン中に含まれた毒性の不純物によるものなのか、フルオロカーボンそのものの影響か、またはそれ以外の原因によるものかは定かではなかった。肺への損傷の原因、二酸化炭素排出の問題、フルオロカーボンの体組織への残留が人体へ適用する前に解決すべき点であった。また、パーフルオロカーボンは空気よりも密度・粘度が高いため抗力も大きくなり、呼吸するのにより多くの労力が必要とされる。以下にフルオロカーボン類の物性を示す。パーフルオロブチルパーフルオロテトラヒドロフランは商品名 フロリナート、FC-75 や FC-80 として、参考文献 (Miyamoto, Koen, Matthews) に挙げた各種の実験に用いられている。 化合物分子式構造式密度 (g/cm−3)粘度 (Pa・s)酸素の溶解度（モル分率 × 103）二酸化炭素の溶解度（モル分率 × 103）出典パーフルオロオクタン C8F18 1.7542 0.0125 パーフルオロブチルパーフルオロテトラヒドロフラン C8F16O 1.7657 0.0140 5.60 22.3 パーフルオロ-1-イソプロポキシヘキサン C9F20O 1.7449 0.0154 6.60 25.0 パーフルオロ-1,4-ジイソプロポキシブタン C10F22O2 1.7465 0.0205 6.50 24.8

初期の実験

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「公正世界仮説」の記事における「初期の実験」の解説

1966年に、ラーナーと彼の同僚は、虐待への第三者の応答を調べるために、ミルグラム実験と同じく電気ショックを使用した一連の実験を開始した。これらの最初の実験はカンザス大学で行われ、72人の女性被験者は、共同被験者（実はサクラ）が様々な条件下で電気ショックを受ける様子を見せられた。当初、被験者が苦しむ様子を目の当たりにした被験者は動揺した。しかし、第三者である自分が何も介入することができないまま、共同被験者が電気ショックで苦痛を受けるのを見続ける状態がしばらく続くと、被験者は電気ショックの犠牲者であるところの共同被験者を蔑むようになった。共同被験者の苦痛が大きいほど、軽蔑の度合いは大きかった。しかし、共同被験者が後で苦痛分の報酬を受け取ると聞かされたときは、被験者は被害者を軽蔑することは無かった。この実験結果は、ラーナーらと共同研究者らによるその後の実験でも反復され、他の研究者でも同様の結果が出た。

初期の実験

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「リチャード・トレビシック」の記事における「初期の実験」の解説

トレビシックは（数気圧の）高圧蒸気機関の製作を開始し、当初は据え置き型で後には台車に搭載した。複動シリンダーを採用し、四方弁（英語版）を使って蒸気を分配する。蒸気は垂直なパイプまたは煙突から直接大気に排出するので、復水器が不要でワットの特許も侵害しない。往復運動はクランクで直接円運動に変換し、面倒なビームは使わないようにした。

初期の実験（イタリア）

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/12/12 05:54 UTC 版)

「グリエルモ・マルコーニ」の記事における「初期の実験（イタリア）」の解説

マルコーニは自宅の屋根裏で装置を自前で作り、実験を開始した。彼の目標は電波を使った「無線電信」の実用的システムを完成させることだった。すなわち電線を使わずに電信のメッセージを遠隔地に伝送することを目標とした。これは何も目新しいアイデアではない。多くの人々が無線電信技術を実現しようと探究してきたが、商業的成功に至った者は1人もいなかった。マルコーニは無線電信システムの開発において新しい革新的原理を発見したわけではなく、個々の部品を改良してそれらを組み合わせてシステムを構築しただけである。 マルコーニのシステムには次のような構成要素があった。 比較的単純な発振器または火花送信機。リーギの設計したものを手本にしており、つまりはヘルツのものに似ている。 地面に対して高いところに設置した電線（アンテナ）。 コヒーラ検波器。エドアール・ブランリーの考案した本来のコヒーラを改良し、感度と信頼性を向上させたもの。 電鍵。これを使って短いパルスと長いパルスを送信機が発信できるようにし、それによってモールス符号を構成する。 電信自動記録器。コヒーラによって起動され、モールス符号をドットとダッシュでロール状の紙テープに記録する機械。 同じような火花送信機とコヒーラ検波器の組み合わせは他の者も試していたが、数百メートル以上の距離で伝送できた者はいなかった。 当初、マルコーニも限られた距離でしか信号を送れなかった。1895年夏、彼は実験の場を屋外に移した。送信機と受信機のアンテナを長くし、それらを垂直に配置して、一端を接地させると通信距離が大幅に延びた。間もなく彼は丘を越えての信号伝達に成功した。距離は約1.5kmになっていた。マルコーニの当時所有していた装置はタフツ大学の A. E. Dolbear が1882年に製作したものと酷似していた。Dolbear の装置は火花送信機と鉱石検波器を使ったものだった。この時点でマルコーニはさらに資金をかけて研究を続ければさらに距離を延ばすことができ、商業的にも軍事的にも価値のあるものになると判断した。

初期の実験（イギリス）

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/12/12 05:54 UTC 版)

「グリエルモ・マルコーニ」の記事における「初期の実験（イギリス）」の解説

イタリアでは彼の成果に興味を持つ者は少なかった。そこで1896年、21歳のマルコーニは母親と共にロンドンに赴き、支援者を探した。マルコーニはイタリア語だけでなく英語も流暢に話した。郵政庁GPOの主任電気技師ウィリアム・プリース（William Preece）がマルコーニに興味を持ち支援を約束した。 渡英直後よりマルコーニはヘルツのように、非接地型のパラボラ反射鏡アンテナを試しはじめた。1896年7月27日、郵政庁GPOと貯蓄銀行の屋上間でデモンストレーションを行った。マルコーニ出版社の『無線電信電話年鑑（1922年版）』には7月27日のデモンストレーションがパラボラ反射鏡が付いた送信機と受信機で行われたことが記されている。デモンストレーションが行われた郵政庁GPO跡地には現在BTグループ本社ビル (en) が建っており、その外壁には、以下のようにマルコーニが初めて無線通信の公開実験を行った場所を示す記念銘板がある。 “From this site GUGLIELMO MARCONI made the first public transmission of wireless signals on 27 July 1896” 1896年9月2日にはソールズベリー平原でも、パラボラ反射鏡付き送・受信機のデモンストレーションを行ったが、英国協会（The British Association for the Advancement of Science）の9月22日のミーティングでプリースがそれについて触れた。すると翌日のタイムス紙がパラボラ反射鏡を使う無線実験家マルコーニのことを記事にしたのである。ロシアのポポフはこの新聞を読んでマルコーニが自分と同じような実験をしていることを知ったという。また英国の雑誌The Electrician（9月25日号）やNature（10月8日号）もマルコーニのパラボラ反射鏡実験を掲載し、全英にマルコーニの名が知られるところとなった。 さらに10月にはアメリカの科学雑誌でもマルコーニを「パラボラ反射鏡の無線実験家」として伝えた。こうしてマルコーニの名がアメリカにまで知られるようになると、プリースは1896年12月11日にToynbee Hallで"Telegraphy without Wires"と題した講演をおこない、あらためて実験家マルコーニを紹介した。 この頃マルコーニが実験に使用していた電波は波長30cm（周波数1GHz）だったと、ロンドンのRoyal Institution of Great Britainで1932年12月2日に報告している。しかし1897年になるとパラボラ反射鏡よりもイタリア時代の接地型垂直アンテナを主に使うようになり、次第に到達距離を伸ばしていった。1897年3月、ソールズベリー平野で約6kmの距離でモールス符号を伝送する実験に成功した。1897年5月13日、マルコーニは世界初の海を越えての無線通信に成功した。南ウェールズのラバーノック岬からブリストル海峡に浮かぶフラットホルム島までの約6kmである。受信設備はすぐさま海峡の南岸に突き出た岬にあるブリーンダウン要塞 (en) に移設され、距離は16kmに伸びた。このような公開実験に感銘を受けたプリースは1897年6月4日に王立研究所で"Signaling through Space without Wires"と題した講演を行った。 その後も公開実験を繰り返したマルコーニは国際的にもさらに注目されるようになっていった。1897年7月、イタリアに帰国してラ・スペツィアでイタリア政府向けの公開実験を行った。1898年7月6日には、ロイズのために北アイルランドのバリーキャッスルとラスリン島の間で実験を行った。1899年3月27日にはフランスのウィムルーとイングランドのサウスフォアランド灯台 (en) を結び、イギリス海峡を横断する実験を行った。1899年秋には、アメリカ合衆国で最初の公開実験を行い、ニューヨークで国際ヨットレースであるアメリカスカップのレポートを無線で伝えるというデモンストレーションを行った。 アメリカ合衆国へはニューヨーク・ヘラルド紙に招待されて行き、アメリカスカップの模様を無線で伝えることを依頼された。送信機はPonceという客船に設置された。アメリカからイングランドに戻るべく出発したのは1899年11月8日のことで、American LineのSt. Paulという船に乗った。船上で助手と共に通信機を設置し、11月15日に船がイギリスの海岸から66海里まで近づいたとき、マルコーニが作っておいた無線局との間で無線電信のやりとりに成功した。 Proceedings of the United States Naval Instituteによれば、アメリカ海軍はマルコーニのシステムを1899年ごろに調査し、「コヒーラ検波器の原理は約20年前に発見されているが、全く新しいといえる電気機器はそれしかなかった」と結論している。

初期の実験

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/20 02:32 UTC 版)

「ジェームズ・ワット」の記事における「初期の実験」の解説

工房を開いた4年後、ワットは友人ジョン・ロビンソン（英語版）教授を通じて蒸気機関を知った。それまで蒸気機関が動作しているのを見たことがなかったが、ワットは興味を持ち、設計を試み実験を行った。ワットが作った模型は満足に動かなかったが、彼は実験を続け、考察に取り組んだ。そして、熱の基礎的知識をワットに教えたジョゼフ・ブラックが数年前に至った結論と同じく、動力機関を理解するには潜熱が重要だということに独自にたどり着いた。グラスゴー大学はニューコメン式の蒸気機関の模型を所有していたが、当時ロンドンに修理に出されていた。ワットは大学にかけあって蒸気機関をグラスゴーに取り寄せてもらい、その修理を任されることとなった。 ワットは実験を重ね、シリンダー内に噴射される冷水によってシリンダーが毎回冷却され、次に蒸気が導入されたときに、熱の80%がシリンダーの加熱に費やされてしまっていることを突き止めた。ワットの発見の要所は、ピストン部分とは別に設けたチャンバー（分離凝縮器、復水器）で蒸気の凝縮過程を行い、シリンダーを常に注入蒸気と同じ温度にしたことである。ワットは1765年に、改良して実際に動作する模型を製作した。また、熱出力におけるピストンとシリンダーのバランスの悪さにも着目し、適切な寸法比を導き出した。 苦闘を重ね、ワットは性能のよい蒸気機関の設計ができたが、フルスケールの蒸気機関を製作するには多額の資金が必要だった。ジョゼフ・ブラックや、フォルカーク近郊のキャロン･カンパニー（英語版）創設者のジョン・ローバックも協力者となり、多額の資金提供をした。しかし、主要な困難はピストンやシリンダーの加工にあった。当時の金属加工技術は鍛冶屋のレベルであり、十分な精度が出せなかったのである。また資金の多くは数々の特許取得のためにも費やされることとなった。金に困ったワットは測量士、のちに8年間も土木技師として働かざるをえなかった。ローバックが破産すると、バーミンガムでソーホー鋳造所（英語版）を経営していたマシュー・ボールトンがローバックの特許権を取得した。1775年には、その特許の1800年までの期限延長を首尾よく達成できた。 ワットはボールトンを介して当時の世界で最良の鉄鋼職人と取引することができた。ピストンと精密に合う大きなシリンダーの製作は、北ウェールズのレクサム近郊にあるバーシャム鉄工所（英語版）で大砲製造用に精密中ぐり技術を開発したジョン・ウィルキンソンが実現した。後述する通り、ワットとボールトンはのちにボールトン・アンド・ワット商会を設立し、25年間にわたって協力関係を続けることとなる。

初期の実験

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/12/31 01:09 UTC 版)

「大工世界仮説」の記事における「初期の実験」の解説

1965年、ドナルド・T・キャンベル（英語版）とメルヴィル・J・ハースコヴィッツの間で、文化が線の長さなどの知覚の基本的な側面に影響を与えるかどうかについて議論が交わされた後、二人は、弟子のマーシャル・セガールにこの問題を調査するよう提案した。1966年に発表された決定的な論文では、彼らは17の文化を調査し、異なる文化を持つ人々がミューラー・リヤー錯視をどのように捉えるかで大きく異なることを示した。彼らは、「先進国の都市生活者は、発展途上国の生活者よりも環境の中で長方形の割合がはるかに高く、そのため、錯覚を受けやすい」と主張した。都市生活者が住む直線・直角の多い環境に対して「大工環境」という言葉を使った。 1971年のグスタフ・ジャホダの研究では、アフリカの農村部に住む部族とアフリカの都市部に住む部族を比較した。実験結果では、ミューラー・リヤー錯視の感受性に有意な差は見られなかった。その後のジャホダの研究では、文化以外に網膜の色素がこの錯視の知覚の違いに関与している可能性が示唆されており、これは後にポラックによって検証された。 その後、1978年にアールワリアによってザンビアの子どもと若年成人を対象にした研究が行われた。農村部の被験者と都市部の被験者を比較した。都市部の被験者は、若い被験者と同様に農村部の被験者よりかなり錯視に敏感であることが示された。環境の違いによって、ある文化の中でもミューラー・リヤー錯視の知覚は社会集団によって違いが生じることを示している。

初期の実験

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「モンゴルフィエ兄弟」の記事における「初期の実験」の解説

ジョゼフは1777年頃までに、洗濯物を乾燥させるために火を焚いたとき、その上の洗濯物が上昇する気流でうねってポケットのような形になることに気付き、熱気球を思いついた。1782年11月、アヴィニョンに住んでいたジョゼフは、最初の決定的な実験を行った。数年後彼が語ったところによると、ある日の夕方、焚き火を眺めながら当時最大の軍事問題だったジブラルタル要塞の攻略法を考えていた（ジブラルタル包囲戦参照）。その要塞は洋上からも陸上からも難攻不落だった。焚き火から燃えカスが舞い上がるのを見て、ジョゼフは軍団を同じように空中に浮かび上がらせることができるのではないかと考えた。当時は暖められた空気が上昇することがわかっておらず、ジョゼフは物を燃やした煙の中に上昇させる成分が含まれていると考えた。そのため、煙を「モンゴルフィエのガス」と呼んだ。 沈思の末、ジョゼフは細い木材で1m×1m×1.3mの大きさの枠を作り、側面と上面を軽いタフタ生地で覆い、箱のように形成した。何枚かの紙を丸めてその下に置き、点火するとすぐさまその仕掛けが浮き上がり、天井にぶつかった。もっと大きな仕掛けを作るため、ジョゼフは兄弟たちに「タフタと綱をすぐに持ってきてくれ。そうしたら世界で最も驚異的な風景を見られるぞ」と手紙を送った。それに従ったエティエンヌと共に、兄弟で長さを3倍（体積にして27倍）にした同様の仕掛けを作った。その上昇力はすさまじく、1782年12月14日に行った最初の実験で綱が足りなくなり制御を失ってしまった。上昇したその仕掛けは約2km漂い続け、落下すると「おばけが落ちてきた」と村人たちの間で大騒ぎになり、破壊された。

初期の実験

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/07/20 00:36 UTC 版)

「He 176 (航空機)」の記事における「初期の実験」の解説

1920年代半ばにドイツのスタントマンが固体燃料ロケットによる推進の自動車やオートバイ、鉄道車両、ロケットスレッド（ロケット推進の橇）の実験を行った。1929年にアレクサンダー・リピッシュはエンテを開発し、フリッツ・フォン・オペルはRAK.1を開発した。固体燃料ロケットは一度点火すると出力の調整が困難であるなど欠点が多かったので航空機の動力としては不適だった。 1931年に陸軍兵器局はクンメルスドルフで液体燃料ロケットの研究を始めた。1932年にはヴェルナー・フォン・ブラウンが高濃度のアルコールと液体酸素を推進剤とするロケットを設計した。これが彼の最初の実験だった。1934年に彼はA2ロケットを北海の島であるBorkumで試験した。 1936年に、フォン・ブラウンのロケットチームはクンメルスドルフで液体燃料ロケットを飛行機に搭載する事を検討した。エルンスト・ハインケルはこの案を熱狂的に支持し、He 72と後に2機のHe 112を実験用に提供した。1936年末にErich Warsitzはドイツ航空省からフォン・ブラウンとハインケルの元へ出向を命じられた。彼は当時最も経験の豊かなパイロットで、並外れた技術知識を持っていたためテストパイロットに選ばれた。1937年6月にベルリンの東70kmの地点にあるNeuhardenberg飛行場で、Warsitzは飛行中にピストンエンジンを止めてフォン・ブラウンのロケットエンジンによる推進のみで飛行した。着陸時に胴体着陸して胴体が炎上したが、後部に搭載した推進器でまともに航空機を飛ばせる事が実証された。 同時期、ヘルムート・ヴァルターは過酸化水素を使用したロケットの開発を進めていた。キールのヴァルターの工場では、航空省とHe 112にロケットエンジンを搭載する事について話し合われていた。Neuhardenbergで、アルコールと液体酸素を動力とするフォン・ブラウンのロケットとヴァルターの過酸化水素とカルシウム過マンガン酸塩を触媒とするロケットの二つの異なる設計が試験された。フォン・ブラウンのエンジンは直接燃焼して噴射するものであり、他方のヴァルターのエンジンは高濃度の過酸化水素を主成分とするT液とヒドラジンとメチルアルコールを主成分とするC液という二種類の推進剤を混ぜるだけで化学反応を起こす点火装置の不要なハイパーゴリック推進剤によって高温の蒸気を生成するものであったが、両方とも推力を生み出し高速に達した。その後のヴァルターロケットを搭載したHe 112の飛行では、フォン・ブラウンのものよりも信頼性が高く運用が単純でテストパイロットであるWarsitzと機械にとって危険性が少なかった

初期の実験

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/07/07 08:21 UTC 版)

「デイヴィソン＝ガーマーの実験」の記事における「初期の実験」の解説

デイヴィソンは1921年に電子衝撃と二次電子放出の研究を始めた。一連の実験は1925年に行われた。 デイヴィソンとガーマーの本当の目的は、ニッケル表面に電子ビームを向け様々な角度で跳ね返る電子の数を観察することにより、ニッケル片の表面を研究することであった。彼らは電子の大きさが小さいゆえに、最もなめらかである結晶表面でさえも非常に粗く、電子ビームが拡散反射すると予想していた。 実験は、ニッケル結晶に対してその表面に垂直に電子ビームを発射すること（電子銃、静電粒子加速器（英語版）より）、検出器とニッケル表面の間の角度を変化させたときの反射電子の数の変化を測定することからなる。電子銃は加熱したフィラメントであり、熱的に励起された電子を放出する。この電子は電位差により加速され一定の運動エネルギーを持ちニッケル表面に向かう。表面に向かう途中で電子が他の原子と衝突するのを回避するために、実験は真空チャンバ内で行われた。異なる角度で散乱する電子の数を測定するために、結晶の周りを弧状に移動することのできるファラデーカップ電子検出器を使用した。検出器は弾性散乱された電子のみを受け取るよう設計された。 実験中に偶然に空気がチャンバ内に入り、ニッケル表面に酸化膜を形成した。酸化物を取り除くため、デイヴィソンとガーマーは高温オーブンで試料を加熱した。このことがニッケルの多結晶構造に対して電子ビームの幅にわたり連続した結晶面を有する大きな単結晶の領域を形成するとは知らなかった。 実験を再開し電子が表面に当たったとき、それらは結晶面内でニッケル原子により散乱された（よって原子は規則的に間隔をとっていた）。これにより1925年に予想外のピークを持つ回折パターンが生成された。