神戸大学理学部サイエンスセミナー
２００４「最先端の科学をわかり易く」

２００４年７月２４日（土）・２５日（日）神戸大学神大会館・瀧川記念学術交流会館

主催：神戸大学理学部
趣旨

神戸大学理学部では，２００１年から「サイエンスセミナー」を開催しております。科学 5 分野（数学，物理学，化学，生物学，地球惑星科学）についての最新の研究をわかりやすく紹介することを目指しています。それまで毎年開講してきた「公開講座」の内容を充実・発展させたものです。 この企画を通して「科学のおもしろさや楽しさ」や「科学と社会のつながり」を幅広い世代の方々に理解していただくことを，私たちは心から願っています。高校生以上を対象としており，参加料は無料です。多くの方が受講されることを期待しています。

実施方法
第１日目は全体講演会で、受講者全員が一緒に科学５分野の最近の話題を聞くことになります。
第２日目は分野別セミナーで、受講者は５分野のいずれかに分かれて受講し、より詳しい講義あるいは簡単な実習を通じて、それぞれの分野についての理解を深めます。
なお、２日目の分野別セミナーは、各分野３０名程度（全体で１５０名程度）を予定しておりますので、受講申込票には、必ず第１希望及び第２希望を明記のうえ、下記によりお申し込みください。
おって、２日間セミナーを受講された方には、修了証書を授与いたします。

ホームページをご覧ください
http://www.sci.kobe‑u.ac.jp/seminar/main.html

記
１．期間 平成１6 年７月２４日（土）・２５日（日）２．時
間 24 日（土）１０：００〜１７：００
25 日（日）１０：００〜１５：２０
３．場
所 神戸大学神大会館（第１日目）
神戸大学神大会館・瀧川記念学術交流会館・理学部（第２日目）
４．参加資格 高校生・一般市民
５．定員 １５０名（定員になりしだい締切ります。）
６．受 講 料 無 料
７．申込方法等（１）期 間 平成１６年 ５ 月２７日（木）から申込を受付け、定員になりしだい締切ります。
（２）手 続 受講申込票に必要事項を記入し、神戸大学理学部庶務掛へ郵送又はＦＡＸ願います。また、電子メールによる申込みは、必要事項をメールにて送付願います。なお、受講が決定した方には、７月１２日（月）までに御連絡いたします。
（３）連 絡 神戸大学理学部総務係 電 話：０７８−８０３−５７６１
問合先
ＦＡＸ：０７８−８０３−５７７０
メールアドレス：maedato@ofc.kobe-u.ac.jp〒657-8501 神戸市灘区六甲台町１−１
セミナー日程
第１日目
開講式
１０：００〜１０：１０

神戸大学理学部長 挨拶

全体講演：サイエンスの今（講演５０分、質疑１0 分）
１０：１０〜１１：１０ かけ算, わり算の深遠な世界
野呂 正行教授
１１：２０〜１２：２０ Extra Dimension の物理
林 青司教授１２：２０〜１３：１０
昼休み
１３：１０〜１４：１０ グリーンケミストリー〜環境調和性，持続性社会を目指して〜
林 昌彦教授１４：２０〜１５：１０ タンパク質分子が一人前の形をとるまで
橘 秀樹 助教授
１５：２０〜１６：００ 休 憩 (お茶の会)
１６：００〜１７：００ スターダストから火星生命まで：隕石からの情報
中村 昇 教授

第２日目
分野別セミナー (詳細は別紙プログラムを参照してください)．
１０：００〜１２：００ セミナー
１２：００〜１３：００ 昼休み
１３：００〜１５：００ セミナー

閉講式
１５：０５〜１５：２０ 修了証書授与

７月２４日（土）（第１日目）
全体講演要旨○題目：かけ算, わり算の深遠な世界 （１０：１０〜１１：１０）
講師： 野呂 正行 教授 (理学部数学科)
要旨： 小学生のころから慣れ親しんでいるかけ算, わり算だが,コンピュータで大きな整数のかけ算,わり算を高速に行うために, さまざまな方法が考案され, 実用化されている. もともと, コンピュータ自身
は 10 進 10 桁程度の整数の演算しか提供しないが, これをひと桁と考えて筆算と同様のやり方を実行すれば,任意の大きさの整数の演算が可能になる. しかし, 桁数が多くなると, より複雑な方法が効力を発揮するようになる. 数学を厳密にコンピュータ上で実行しようとすると, このような整数の演算を基礎として, 有理数, 多項式などさまざまな対象に対する演算の効率よい実現が必要となる. これらの現状, および応用としての, 巨大な多項式の因数分解や, 複雑な方程式の求解について, デモを交えながら解説する.

○題目：Extra Dimension の物理（１１：２０〜１２：２０）
講師： 林 青司 教授 (理学部物理学科)
要旨：通常、我々の空間は３次元空間だと思われています。相対性理論では、これに時間も加え４次元の時空間という概念が生まれました。現在までの全ての実験事実は我々の時空間が４次元である事と矛盾しませんが一方、素粒子理論の立場からは、これに Extra Dimension （余次元）を加えた、例
えば５次元時空間上の理論を考える事で色々な大問題を自然に解決する可能性が折に触れて指摘されて来ました。古くは、有名なアインシュタインによる「統一場理論」の試みが挙げられます。アインシュタイン当時知られていた二つの相互作用である電磁相互作用と重力相互作用を何とか統一したいと考え、５次元時空間での重力理論（一般相対性理論）を議論しました。これは最終的成功に至りませんでしたが、最近、素粒子理論の大問題である「階層性問題」などの問題を自然に解く可能性のある理論として、Extra Dimension を持った理論が、また大きな注目を集めています。この講演では、こうした理論的試みについて、歴史から最新の成果まで、自身の研究の話しも多少含めながら、出来るだけ分かり易く紹介したいと思います。

○ 題目：グリーンケミストリー〜環境調和性，持続性社会を目指して〜 （１３：１０〜１４：１０）
講師：林 昌彦 教授 (理学部化学科)
要旨：環境に格段にやさしい化学を目指すグリーンケミストリーは、化学が２１世紀において、持続的社会に貢献する重要な役割を担っています。発生した廃棄物を処理するという発想から廃棄物を出さないという発想への転換が必要な時代になりました。環境と社会に受け入れられる化学なくして,２１世紀の化学に未来はなく, また化学に未来なくして、持続的な未来社会は実現しないと考えています。
環境問題の解決にとって画期的な新時代の 化学を紹介します。

○ 題目：タンパク質分子が一人前の形をとるまで（１４：20〜１５：20）
講師：橘 秀樹 助教授 （理学部生物学科）
要旨： 生物の体は遺伝子産物であるタンパク質、さ らにタンパク質の酵素作でつくられるさまざまな物質から でき上がっています。それぞれのタンパク質がその本来 の機能を発揮する、つまり一人前に働くためには、まず、 そのタンパク質の構成要素となっている幾百ものアミノ酸 が欠けることなく正確に配列することが必要です。しかし それだけでは不十分で、タンパク質が機能を発揮するためにはそれぞれに特定の立体的な分子構造をとらなければなりません。特定の立体構造によって実現する
ナノメー トルレベルの特別な環境と、複数個のアミノ酸残基の協同 作業によって、アミノ酸がばらばらに集まっただけでは到 底実現できないような酵素反応が行われます。そのような 立体構造は原理的にはひとりでに出来あがると考えられるのですが、実際にタンパク質分子が一人前の形をとるまでの道のりを見るのは簡単なことではなく、その目的のためにいろいろの工夫がこらされています。ここで紹介する いくつかの研究では、形の完成が進むためには立体構造 が弱すぎても強すぎてもいけないことや、完成したものの外見は似ていても形成途中物の性質が大きく異なること、 未完成の分子はお互いに会合して線維状の集合体を作 ってしまったりすることなどが示されます。
一方、ウシの海 綿状脳症 (BSE)では、プリオンと名付けたタンパク質が、 アミノ酸配列は正常であるにもかかわらずその立体構造 が異常なものになり、分子どうしが会合して神経細胞毒性 をもつことが原因と考えられています。この会合が進むと アミロイドと呼ばれる線維状の集合体になりますが、これ はアルツハイマー病や、パーキンソン病でも見られる現象 です。つまりこれらの病気では、タンパク質がその一人前 の形をとれない、あるいは一人前の形をとっていたのに崩れてしまうことが原因と考えられているのです。

○題目：スターダストから火星生命まで：隕石からの情報（１５：２０〜１６：２０）
講師：:中村 昇 教授 (理学部地球惑星科学科)
要旨： 時おり宇宙の彼方から火の玉となって降ってくる隕石。 それを目前にした人は、古今東西を問わず、ほとんどが「隕石」に衝かれてしまうらし い。それはどうしてでしょうか。それは、われわれには未知 なるもの、宇宙の謎へ迫りたいという限りなき欲求が心の底にあるからではないでしょうか。わ
れわれの存在は宇宙 の中でどんな位置にあり、宇宙とどのように関わっている のでしょうか。最近の研究によると、隕石には太陽系の始まりの情報だけでなく、われわれの血や肉、骨をなす物質 （元素や同位体）のはじまりの謎が秘められていることが わかってきました。またある種の隕石には、わが地球の兄 弟星である火星生命の痕跡も見つかったという論文が発 表され論議を呼んでいます。 講演では、隕石中の始原太陽系物質とスターダスト、さら に火星隕石について、どのようなことが、どのようにしてわかってきたか、研究の方法とその成果について、神戸大学におけるわれわれの取り組みを含めて紹介します。

7 月２５日（日）（第２日目）
分野別セミナー要旨○数学セミナー１（１０：００〜１２：００）
題目：平方数の和とモジュラー関数
講師： 吉岡康太助教授 (理学部数学科)
要旨： すべての自然数は四つの平方数で表されることが 知られている。 この事実の証明は 現代の数学研究において重要な役割を果たす モジュラー関数を使ってなされる。 セミナーではモジュラー関数とは何か？またどのような性質を持つか について具体例であるテータ関数やアイゼンシュタイン級数をとおして説明し、 その応用として平方数の和の問題を考える。 また時間が許せば現代の数えあげ問題である曲線の数え あげ（モジュラー関数が重要な役割を果たす）についても 言及する。

○数学セミナー２（１３：００〜１５：００）
題目：数学的量子散乱理論
講師：足立 匡義 助教授 (理学部数学科)
要旨： 物質の微視的構造や、 原子・分子などの微小な対象の内 部構造を調べる手段の一つとして、粒子を調査対象に衝突させて、その衝突によって散乱されてくる粒子の分布 の測定結果を理論的に解析するというものがあります。 量子力学における散乱理論はその解析の基礎となる理論 です。
その数学的理論の一端を紹介するのがこのセミナーの目的です。 フォン・ノイマンによって量子力学の数学的理論がヒルベルト空間の上で構築されて以来、 関数解析学という数学的道具を用いて、量子力学の数理はさかんに研究されています。例えば、量子力学の基礎方程式であるシュレーディンガー方程式をしかるべき関数空間において解く 際に鍵となるのは、数学の言葉で言うと、系を支配する ハミルトニアンの自己共役性です。その性質が保証されているとき、方程式の解はハミルトニアンが生成する時 間発展作用素を用いて表されます。散乱理論では時間が 十分経ったときの解の漸近挙動を調べることが重要になるのですが、それはその時間発展作用素の性質を調べる ことに帰着されます。その性質を調べる手法について少 しでも紹介できれば良いなと考えています。 セミナーでは予備知識が少なくて済むように、キーワー ドに即して身近な例を通じて説明を加える予定です。例 えば、上記の時間発展作用素はハミルトニアンの指数関 数として表されるのですが、作用素の指数関数に関することも少しはお話したいと思っています。
そのため、話があちこちに散乱するかも知れませんが、どうか御容赦 下さい。

○物理学セミナー１（１０：００〜１２：００）
題目：物質の性質を決める電子の振る舞いを光で探る〜光物性物理の世界
講師： 岡村 英一 助教授 （自然科学研究科）
要旨： 我々の身の回りには様々な物質が存在します。例えば電気を 流すもの流さないもの、磁石に付くもの付かないもの、透明な もの不透明なもの、などほかにも色々あります。これらの違いを引き起こしているのは、物質の内部に含まれるおびただしい 数の電子です。物性物理学とは、「物性」
すなわち物質の性質を 決めている電子の振る舞いを、ミクロな世界を支配する法則で ある「量子力学」に基づいて理解しようとする、物理学の 研究分野です。このセミナーでは、物性物理学の中でも特に、 光を用いた実験により物質中の電子の振る舞いを探る「光物性」 について、その基礎から最先端の研究までを、以下の内容に 沿ってなるべくわかりやすく解説します。
(1)光の波長と色の関係、光スペクトル(2)量子力学の基礎と様々な物質(3)物質の光に対する応答 （なぜ透明なものと不透明なものがあるのか？）(4)様々な光源：白熱電球、レーザー、シンクロトロン放射光など(5)光物性の最前線から○物理学セミナー２（１３：００〜１５：００）
題目：粒子加速器による極微の世界の探求
講師：藏重 久弥 助教授 （自然科学研究科）
要旨： 人類は、ギリシャ・ローマ時代から「物質は何からできているのか」という問題に取り組んできました。ギリシャ時代の デモクラテスは物質の構成要素が原子であると考え、１９ 世紀のドルトンは化学反応の研究から原子・分子の存在 を確立しました。２０世紀にはいるとボーア・ラザフォードら により原子の内部の構造があきらかになり、さらに宇宙線 の中から物質を構成する最も基本的な粒子という意味の 「素粒子」がいくつも発見されました。1930 年にローレンス により陽子サイクロトロン加速器が発明され、物理学者は 「粒子加速器を用いた人工的な素粒子の生成」という強力 な実験方法を手にしました。 この講演では、粒子加速器技術の進歩という観点から 素粒子物理学の発展について述べるとともに、「超ハドロ ン加速器ＬＨＣ」をはじめとする最先端の加速器による高 エネルギー物理学実験と、その実験によって明らかになるであろうヒッグス対称性、素粒子の標準模型、超対称性 粒子などの「現代素粒子物理学の示す極微の世界」につ いて解説する。

○化学セミナー１（１０：００〜１２：００）
題目：コンピュータで調べる生体分子機械のしくみ
講師：高田 彰二 助教授 （理学部化学科）
要旨： 細胞内の生体活動の大部分は分子機械である蛋白質が担っています．遺伝情報の転写と翻訳、エネルギー変換、免疫など挙げればきりがありません．一方で蛋白質は、単にアミノ酸がつながって出来た高分子ですから、それは化学的に理解できるはずの化学物質です．物質としての蛋白質がいかにして細胞内で分子機械の働きをすることができるのか、その巧妙なしくみを、理論的に、コンピュータを駆使してどれくらい理解できるのか、その研究の最前線を紹介します．とくに、蛋白質の働きとその立体構造との関係についてお話します。

○化学セミナー２（１３：００〜１５：００）
題目：フォトニクス（光機能性）ガラス
講師：河本 洋二 教授 （理学部化学科）

要旨： 人間社会におけるガラス材料の利用（装飾品、日 用生活用品など）の起源は紀元前約20 世紀頃、エジプト およびメソポタミアの古代文明の起源とともに始まった。そ の後、ガラス材料はシルクロードに沿って西洋および東洋 の全域に広がり、ガラスの透明性、種々の形態への加工 性の容易さなどにより日常生活には必須の素材となって いった。 ところで、現代社会は高度情報化社会と言われ、情報の 伝達・記録・処理などの種の技術が開発・実現され、種々 の電気・電子・磁気・光学の素材が実社会において利用 されつつある。この光学素材としては 20 世紀後半から開 発されてきたフォトニクス（光機能性）ガラスが大きく貢献 している。フォトニクスガラスは従来のガラスの概念を根本 的に変革した製造・加工の技術により開発されたガラス材 料（ガラス素材）である。さらに、21 世紀は光技術の世紀と も言われている。これには現在利用されているフォトニク スガラスの概念を一新すると同時に、より一層高性能化・ 高機能化することが要求されている。講演では、(1)ガラス とは何か、(2)ガラス材料の発展の概略、(3)実用化されて いる種々のフォトニクスガラスの紹介、(4)現在開発されつつある新しいフォトニクスガラスの概念などについて紹介する。

○生物学セミナー１（１０：００〜１２：００）
題目：遺伝子の構造と働き
講師： 北川 円助手 （理学部生物学科）
要旨： 生物の営みを指示する遺伝子というものが、現代の分子遺伝学という手法を用いて、どのようにして同定され、その機能の解析が行われているかを、大腸菌や酵母のような微生物を例にして説明する。また実際に、遺伝子の本体である DNA を精製し、簡単な解析方法による検定を体験する。

○生物学セミナー２（１３：００〜１５：００）
題目：植物が光環境を見分ける仕組み
講師：七條 千津子助手 （理学部生物学科）
要旨：窓際においた植物は光が来る方向に曲がります。多くの植物は、太陽に向かって葉 を開き、少しでも多くの光エネルギーを獲得しようとしています。また、紫外線のような有害な光が来ているかどうかも見極めています。植物は一つ一つの細胞の中に、 目の働きをする光受容体と呼ばれる分子を持っています。赤い光に感度が高い「フィ トクロム」、青や紫の光を選択的に感じる「クリプトクロム」や「フォトトロピ ン」、有害な紫外線をモニターする「UVB 光受容体」などの複数の光受容体分子が協力しあって周囲の光環境を識別しています。最近の研究結果に基づきそのメカニズム を解説し、基礎的な実験によって光の重要性を確認します。

○地球惑星科学セミナー１（１０：００〜１２：００）
題目：ビッグバンはあった
講師：松田 卓也 教授 (理学部地球惑星科学科)
要旨：この宇宙の大きさは有限か無限か？いつ生まれたの か？いつ終わるのか？ といった疑問は、仏弟子がお釈迦様に尋ねたといわれる ほど、人類にとって 根元的な疑問であった。そのような 疑問に答える学問が宇宙論である。近代的な宇宙論はアインシュタインが 1915 年に提案した 一般相対論とともに 始まる。それ以後、様々な宇宙モデルが提案されてきた。どのモデルが 良いかを決定するのは、観測である。近年、観測的宇宙論が劇的に進展して これらの根元的な疑問に答えられるようになってき た。それによると この宇宙の大きさは無限大で、137 億年前に生まれて、寿命は無限大である。 そのほか、この宇宙を構成するものは圧倒的に暗黒エネルギーと暗黒物質で あり、原子のような通常の物質は たった 4%しかないこともわかってきた。

○地球惑星科学セミナー２（１３：００〜１５：００）
題目：地震の科学と社会講師： 石橋 克彦 教授 （都市安全研究センター）
要旨： 皆さんは「地震」と聞くとすぐに震災を思い浮かべて、次 の大地震はいつ来るのか、予知はできないのか、といった ことに関心をもたれると思います。これは、とくに阪神・淡 路大震災の被災地・神戸では無理からぬことでしょう。実 際、最近は、いずれ南海地震が起こるといった報道をよく 耳にします。しかし、「地震」というのは地下の岩石破壊現 象で、純粋な自然現象として物理的法則性や地学的必然 性に従って起こっており、まずそれを的確に知ることが大 事ですし、サイエンスとして興味深いことでもあります。この講演では、現代の地震科学が明らかにした地震の実相 や原因をまず紹介します。一方、地震の科学的知識を踏 まえたうえで私たちの社会を振り返ってみると、地震という 自然現象と激突して災害を増幅するような方向に進んで いることに驚かされます。日本列島は大地震活動期に入りつつあると考えられますが、今後の震災を軽減するため の根本は何かということについてもお話したいと思います。

（お願い） セミナー開催日は、食堂が閉まっておりますので、昼食は、各自御持参ください。
・阪急神戸線「六甲」、ＪＲ神戸線「六甲道」又は、阪神本線「御影」駅から、神戸市バス
３６系統「鶴甲(つるかぶと)団地」行きに乗車、「神大文・理・農学部前」下車。
（阪急六甲駅から約１０分、ＪＲ六甲道駅から約１５分、阪神御影駅から約２５分）------------------キ リ ト リ セ ン--------------------受 講 申 込 票
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希望セミナー名をご記入願います。(重複した場合は、抽選等を行います。)＊ 分野別セミナー名：数学セミナー、物理学セミナー、化学セミナー、生物学セミナー、地球惑星科学セミナー(注) 上記セミナーは終日ですので、１時限目、２時限目を別のセミナーにすることはできません。

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