神戸大学理学部サイエンスセミナー
2005「最先端の科学をわかり易く」

２００５年７月３０日（土）・３１日（日）神戸大学神大会館・理学部

主催：神戸大学理学部
趣旨

神戸大学理学部では，従来の「公開講座」の内容を充実・発展させ、２００１年から「サイエンスセミナー」を毎年開催し、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しております。 日常なかなか触れる事のできない「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、体験していただく事を目的にしています。 セミナーは, 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、神大会館六甲ホールで科学５分野の最近の話題についてのセミナーを受講者全員が受講します。 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。

ホームページに詳しい内容があります。下記をご覧ください
http://www.sci.kobe-u.ac.jp/seminar/index.htm

記
１．期
２．時

間 平成１７年７月３０日（土）・３１日（日）間 30 日（土）１０：００～１７：００
31 日（日）１０：００～１５：２０
３．場
所 神戸大学神大会館・理学部（第１日目）
神戸大学神大会館・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１７年 ６月６日（月）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、神戸大学理学部総務掛へ郵送又は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１５日（金）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: rishomu@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 合同数＝正方形の数学
渡邊 清助教授
１１：２０～１２：２０ 光の科学と現代物理学
福田 行男教授
１２：２０～１３：１０
昼休み
１３：１０～１４：１０ グリーンケミストリー
林 昌彦教授１４：２０～１５：２０ 視細胞の中で動き回るロドプシンで私たちは光を感じている
林 文夫教授１５：２０～１６：００ 休 憩 (お茶の会)
１６：００～１７：００ 隕石から読み解く太陽系のはじまり
留岡 和重教授

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３０日（土）（第１日目）
全体講演要旨○題目：「合同数＝正方形の数学」 （１０：１０～１１：１０）
講師 ：渡邊 清助教授 (理学部数学科)
要旨：今から二千年以上前の古代ギリシャや一千年程前のアラビアの文献に、与えられた自然数ｎが有理数辺の直角三角形の面積となるかどうかを問う問題がありました。そうなるｎを合同数と言います。
例えば、６は三千年以上前から知られている３、４、５の長さを持つ直角三角形の面積なので合同数です。
では、１は？２は？どうでしょうか？ １は残念ながら合同数ではありません。つまり、どんなに探しても面積が１になる有理数辺の直角三角形は見つからないのです。このことは三百五十年程前にフェルマーにより示されました。このように簡単に思える問題ですが、完全に解決するのは実は大変難しい問題であることが分かります。そして、二十年程前、数学の最先端の理論を使って、ようやくほぼ解けそうになりました。合同数は、正方形の対称性と係わりがあるのです。また、この問題は、最近解決した有名なフェルマーの最終定理とも関係があります。この講演では、以上のようなことをなるべく易しく紹介したいと思います。

○題目：「光の科学と現代物理学」 （11：2０～１2：2０）
講師 ：福田 行男教授 (理学部物理学科)
要旨：ニュートンの力学とマクスウェルの電磁気学を基盤とする古典物理学は，あらゆる物理現象を矛盾なく説明できると思われたが，19 世紀が終わる頃には，光の速度とエーテル仮説，高温物体の放射する光の色と温度，原子の構造と原子スペクトル等に関する致命的とも思われる問題が明らかになってきた。
これらの問題を解決する方向で生まれたアインシュタインの相対論，プランクの熱放射式，アインシュタインの光量子説，ボーアの原子模型，ドブロイの物質波の概念，シュレディンガーの波動力学等を経て，今や，相対性理論と量子物理学を最も重要な基礎とする現代物理学が確立されている。このように，光の現象に関わる上記の諸問題は，現代物理学の成立の過程で極めて重要な歴史的役割を果したと言える。 講演
では，光の科学という観点から，古典論から現代物理学への歴史を概観し，レーザーおよびレーザー光の特異な性質，レーザー光の応用と最近の光関連分野のトピックス（月の測距，単一原子・イオンのトラップと観測，レーザー冷却，原子の干渉，・・・）の幾つかについて分かり易くお話ししたい。

○題目：「グリーンケミストリー 」 （13：１０～１4：１０）
講師 ： 林 昌彦 教授 (理学部化学科)
要旨：私たちは「グリーンケミストリー」の理念に基づく新しい化学反応の開発に取り組んでいます。そしてそれを利用した有用な機能性化合物の効率的合成を行なっています。ここでいう「有用な機能性化合物」とは，医薬品や液晶材料など，今日の文明社会や健康な生活を維持するのに欠かせない物質のことです。最近，内分泌かく乱物質やダイオキシンなど人間がつくり出したある種の化合物が，地球環境や人類を含む生態系に好まざる影響をもたらすことが明らかとなり，化学物質の「功罪」が取りだたされています。しかし，単純に，自然物＝善，合成品＝悪というものではありません。講演では，「グリーンケミストリー」とは何か？その目指すところとは？を実例をあげて紹介したいと思います。

○ 題目：「視細胞の中で動き回るロドプシンで私たちは光を感じている 」（14：20～15：20）
講師：林 文夫教授 （理学部生物学科）
要旨：私たちの目が周りの世界のありさまを忠実に脳の視覚野に反映できるのは、網膜にある視細胞という特殊化した神経細胞が、入力された光信号を忠実に細胞膜電位の信号に変換できるからです。この光情報変換は視細胞の光受容膜の上で動き回る３種類の膜蛋白質間の“だんだん鬼が増えていく鬼ごっこ”とでもいうような分子機構で実現されています。１個の光量子が１個の色素蛋白質（ロドプシン）に受け止められ、光を受けたロドプシンが一秒間に数百のＧ蛋白質という伝令役の蛋白質とぶつかってそれらを活性化します。そして個々のＧ蛋白質が cGMP 分解酵素１個を活性化し、この分解酵素は cGMP という細胞内メッセンジャー分子を分解します。この鬼ごっこによって１個の光量子が 100 万個近い cGMP の分解に結びつけられます。これが幾つかの過程を経て視細胞の細胞内電位の低下につながり、次の神経細胞への伝達物質の放出を抑制します。当初、このような分子機構は酵素反応を伴うので遅すぎて迅速な光応答には不向きだと考えられましたが、映画のコマ数からもわかるように 1/20 秒程度の時間分解能はあるようで、今ではＧ蛋白質の仲介する信号系の代表格としてよく知られたものとなっています。 このように、光情報変換の分子機構は鬼ごっこに例えられますが、それは信号系を構成する蛋白質が光受容膜の上で動き回っているという前提に支えられています。そこで、私の研究室ではロドプシンなどが本当に動き回っているのかどうかを直接見てやろうということになり、最近、１個の蛍光分子を追跡できる最新の技術を導入しました。これまでにロドプシンが本当にブラウン運動をしている様子やＧ蛋白質の不思議な動きを捉えることができました。 本公演では、光信号変換系を通して、私たちの体の中で起こっている様々な事柄が、細胞内の分子のランダムな運動にその基盤を置いていることを理解して頂ければと思っています。

○題目：「隕石から読み解く太陽系のはじまり」 （15：20～16：20）
講師：留岡 和重教授 (理学部地球惑星科学科)
要旨：隕石は，じつは 46 億年前の太陽系誕生の謎を解く貴重な情報源なのです。私たちは，隕石を電子顕微鏡を使って調べ，太陽系や惑星がどのようにしてできたかを探る研究を行っています。つまり，「物を通して宇宙を知ろう」というちょっと変わった方向からの宇宙研究です。授業では，まず隕石とはどのようなものかを紹介し，それがなぜ 46 億年前にできたと考えられるか，それを調べることによって何がわかるかを，実際の研究結果を交えてお話します。

7 月３１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:むすんで・ほどいて 結び目の数学
講師：中西 康剛 教授 (理学部数学科)
要旨：結び目といえば, 文化人類学の対象となるくらいに, 古来から現在まで我々の暮らしには欠かせないものです。 この素朴な対象には驚くほどに豊かな構造が隠されており, 現代の数学をもってしてもその豊かな構造のすべてを描き出すまでには至っていません。近年では, 数学にとどまらず, 統計物理学・高分子化学・生物学などでも幅広く研究されるものになっています。 この講義では, どのようにして, 数学として結び目を取り扱い, 何を考えるのかを伝えたいと思っています。

○数学セミナー２（13:00～15：00）
題目：セントピータースブルグのパラドックスに関する確率論
講師 ：樋口 保成教授 (理学部数学科)
要旨：賭けにまつわる確率論の問題はいろいろ知られていますが、その中でもこの問題はなかなか納得が行かない話として有名です。確率論だけでなく経済の方では効用関数という話とつながって人間の認識の問題とも理解されているようです。ここでは確率論の枠の中で、何が説明できるかを考えてみようと思います。問題自身はすぐに説明できることなのでここでは説明を控えておきます。一つの結論は「無限」が登場すると我々の直感はあてにはならないということなのですが、それだけでは満足できない人のための講義にしたいと思います。

○物理学セミナー１（１０：００～１２：００）
題目：究極理論への夢講師 ：坂本 真人助手（理学部物理学科）
要旨 ：宇宙を支配する法則について我々はどの程度理解が進んでいるのだろうか？
すでに我々は神の領域に達しているのだろうか？ それとも我々は神の手のひらの上で踊っているだけで自然を理解するにはほど遠いところにいるのだろうか？ 果たして究極理論なるものは存在するのだろうか？ もし究極理論が存在するとすれば、それは一体どんな理論なのだろうか？ そしてそれは人類が理解出来るようなものなのであろうか？ 素粒子理論の最新の成果は、少なくとも我々が現在到達出来るエネルギー領域までは、宇宙を支配する基本的な法則についてかなりの理解が進んでいることを示唆している。しかしながら、最終理論、あるいは、究極の理論に我々が達しているとは到底思えない。というのも、最新の理論をもってしても我々の自然には多くの謎が説明されずに残されている。いや、それが本当に謎なのかすら分かっていない。 究極理論の全体像は全く見えてこないが、部分的にはおぼろげながら推測することが出来る。この講演では、これまで素粒子理論が歩んで来た道を振り返ることで、究極理論への道を模索してみることにする。このとき、「統一(unification)」と「時空(spacetime)」が重要なキーワードとなる。暫し夢の中へ舞い降りてみようではありませんか？

○物理学セミナー２（１３：００～１５：００）
題目：素粒子と宇宙
講師： 越智 敦彦助手（理学部物理学科）
要旨：万物は何によって構成されているのか… この問いは古代からの人類の根源的な疑問の一つであろう。そして近代文明の芽生えとともに、我々はその疑問を解くための探索手段を手にし、そしてその探索の過程で得られた様々な結果は我々の知識欲を満たすだけでなく、新たな技術革新の種を産み出し、我々の生活を豊かにしたり、あるいは様々なものに対する価値観を一変させることすらあった。 現在では、物質を構成する基本単位としてクォークとレプトンという素粒子が存在すること、これらにはそれぞれ世代が三つあること、また物質の間に働く力は４種類あることなどが知られており、これらの多くの部分は「標準模型」と言われる理論で説明されている。しかし、この説明にも限界があり、今後の素粒子探索の実験によって、さらに新しい知見が得られるものと期待されている。さらに、究極の微小を探る素粒子実験は、同時に究極の巨大である宇宙の創生の謎に迫る実験でもある。
本講演では、これまでの素粒子物理について実験の観点から俯瞰し、これから計画されている実験で期待できる成果の展望などについて解説する。また同時に、素粒子実験により得られた結果や、実験のために開発された技術そのものが我々の現代の生活に与えた影響などについて述べていく予定である。

○化学セミナー１（１０：００～１２：００）
題目：電気と化学とエネルギー
講師 ：大堺 利行助教授 （理学部化学科）
要旨：18 世紀末、イタリアのガルバニは、電気刺激によってカエルの足がけいれんすることを発見しました。この実験をヒントに、ボルタは化学エネルギーを電気 エネルギーに変える装置、“電池”を発見しました（1800 年）。その後、ボルタの電池は、カリウムやマグネシウムなどの新しい元素の発見をもたらし、化学の発展に大きく貢献したのです。現代においても、石油などの化石燃料が枯渇しようとしている中、このエネルギー危機を解決する有力な手段として、電池が脚光を浴びています。充電可能な二次電池、水素を用いる燃料電池、太陽光をエネルギー源とする光電池などが、大学や企業で盛んに研究され、すでに携帯電話や自動車などに広く応用されています。本セミナーでは、電池の歴史をひも解きながら、レモンを使って電池を作る実演を行い、電池の仕組みと電池が拓く未来像を分りやすく解説したいと思います。
また、燃料電池車の模型の走行実演も行う予定です。

○化学セミナー２（１３：００～１５：００）
題目：からだの中で起きる酸素の反応とタンパク質講師：水谷 泰久助教授（分子フォトサイエンス研究センター）
要旨 ：私たちは生きるために、呼吸をして酸素をからだに取り入れています。取り入れた酸素はからだの中でどのように運ばれ、また使われるのでしょうか。講演では、私たちのからだの中で酸素がどのような運命をたどるかについてお話します。この話の中では、2 つのタンパク質が出てきます。ヘモグロビンと

チトクロム酸化酵素というタンパク質です。ヘモグロビンは、肺で取り入れた酸素を運搬するタンパク質です。このタンパク質は、形をたくみに変化させることで酸素をとても効率よく運びます。チトクロム酸化酵素
は、酸素の酸化還元反応を利用してエネルギーを作ります。このエネルギーは ATP の合成に使われます。ヘモグロビンが酸素を運ぶのも、チトクロム酸化酵素が酸素を使ってエネルギーを作るのも、そのひとつひとつの過程は化学反応です。タンパク質という舞台で起きる酸素の化学反応を解説し、化学反応の多様さ、面白さを理解していただけるようにしたいと考えています。また、私たちの製作した実験装置を見学していただき、タンパク質の化学反応を明らかにするためにどのような実験をしているかを紹介する予定です。

○生物学セミナー１（１０：００～１２：００）
題目：生命誕生の瞬間～受精研究の最前線と現代生活との接点
講師：佐藤 賢一助手（遺伝子実験センター）
要旨：私達人間のすべては、言うまでもないことですが例外なく父親と母親のペアから生まれ育っています。この生命誕生の一番はじめの出来事が受精です。受精は父親の配偶子である精子(sperm）と母親の配偶子（egg）が１対１で結合・融合することにより、両親と似て非なる新しい遺伝情報～ゲノムを蓄えた１つの受精卵／胚が出来上がる現象です。たった１個の細胞でしかない受精卵はやがて分裂・成長・増殖・分化を繰り返し、最終的には６０兆にも及ぶと言われる総細胞数からなる私達の身体を形作っていきます。本学科別サイエンスセミナーでは、「受精研究の最前線」として、現在進行形の受精研究の話題について解説します。受精研究は現在、他の生命科学の分野と同じよう、分子・遺伝子レベルの研究が盛んになってきており、多くの生物種において展開されています。生命倫理の問題を包含するヒトの受精研
究も、不妊などの生殖機能障害や癌などの悪性疾患を克服するために慎重に進められています。そこで
本セミナーでは、様々な生物種で展開されている受精研究の意義を学術的な面だけでなく、私達が直面している現代生活との関係においても考えてみたいと思います。最先端の研究がどのように行なわれ、どのような成果を生み出しているのか、そしてそのことが社会にどのような影響を与えつつあるのか、ということを同時に考察してもらう時間にしたいと考えています。最後に時間と状況がゆるせば、私が実際に取り組んでいる受精研究「アフリカツメガエルにおける受精成立の分子メカニズム」の一端を、カエルや卵細胞を実際に御覧になってもらいながら紹介いたします。

○ 生物学セミナー２（１３：００～１５：００）
題目 ： 藻類を通して見る生物の多様性
講師：羽生田 岳昭助手（内海域環境教育研究センター）
要旨 ： 藻類（そうるい）と聞いて皆さんはまず何を思い浮かべるでしょうか？食卓に並ぶ海苔やワカメ，昆布などからシャンプーなどに使われている海藻エキ スのようなものまで，藻類は我々の日常生活でごく普通に見られます。しかし，陸上植物と違って主に水中で生育する藻類は多くの人々に取って直接接する
機 会が少なく，いったいどんな生物群なのかその生物学的な側面をイメージできる人は少ないと思います。藻類を簡潔に定義することは難しいのですが，現在藻 類は一般的に「光合成の課程で酸素を発生する生物のうち，陸上植物（コケ植物，シダ植物，および種子植物）を除く残り全て」と定義されます。この定
義か らも連想されるように，藻類というのは多様な生物群の寄せ集めであることが近年の研究で明らかになっています。本セミナーでは，藻類の起源や系統，およ び葉緑体や光合成色素，DNA などといった形質から見た藻類の多様性を紹介するとともに，海藻類を用いた光合成色素組成の分析実験を行うことによって， 藻類の多様性の一端を感じとってもらいたいと思います。

○地球惑星科学セミナー１（１０：００～１２：００）
題目：HAYABUSA が明かす小惑星の謎
講師：向井 正教授 (自然科学研究科)

要旨 ： 2003 年５月に打ち上げられた小惑星探査機 HAYABUSA が、２年の旅の後で、この９月に小惑星イトカワに到着します。HAYABUSA は、小惑星表面の物質を地球に持ち帰るという目的を持った、世界で最初の探査機です。われわれのグループでは、小惑星に接近する際に、HAYABUSA に搭載した機器（カメラやレーザー高度計等）を用いたサイエンス観測を行います。ここでは、これらの概略をお話しし、それによって、太陽系初期の宇宙環境についてどんな情報を得ることになるのかを、解説したいと思います。
（図は小惑星イトカワに接近する探査機 HAYABUSA の想像図（ISAS/JAXA 提供））○ 地球惑星科学セミナー２（１３：００～１５：００）
題目 :地学における対称性と双対性
講師：山崎 和仁助手（理学部地球惑星科学科）
要旨：混沌とした自然現象を広く扱う地学にとって，研究対象をどの観点から記述するのかという問題は重要な意味を持ちます。この研究観点の一つとして，対称性への着目というものが非常に有用であることが最近の研究で分かってきました。また，もう一つの重要な観点として，双対性というものも知られています。本講義では，具体例として主に自然界の幾何学パターンを取り上げ，これに対称性と双対性という観点から迫り，自然現象を定量的に扱うことの楽しさを紹介できればと思います。

（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
ふりがな
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分野別セミナー
希望欄（第１希望：年生）

第２希望 ：

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。