3. 電子計算機は 2 種の表音文字で種の表音文字で金属は電気を通す
原子は質量の重い中性子と陽子が原子核を構成して中心に座り、原子核の正電荷を打ち消すようにその周囲に陽子と同じ数の軽くて負電荷を持つ電子が広く分布しています。
2 つの原子が接近すると一方の原子の原子核と他方の原子に属する電子が静電的に相互作用して、クーロン力が働き両原子は結び付けられます。このとき、原子間に引力の働く結合性軌道と斥力が働く反結合性軌道の 2 つの軌道が生じます。原子に属する電子は原子の相互作用により生じるエネルギー的に安定な結合性軌道に移動するために、エネルギーの安定化が起こり原子は互いに結合します。相互作用により生じる反結合性軌道は、原子の単独の状態よりもエネルギー的に不安定な状態ですが、電子を含まないために 2 つの原子の間にはエネルギー的な不安定化は起こりません。このように金属元素が集合して相互作用するときに、原子が互いに引き付け合う結合を金属結合と呼んでいます。
原子核も電子も量子力学に支配されていますから、ｎ個の原子が集合して相互作用するときにはｎ個の軌道ができますが、そのうちの半分がエネルギー的に安定な結合性軌道で、そこに充足するようにｎ個の電子が 2 個ずつ入ります。残りの半分の軌道はエネルギー的に不安定な反結合性軌道で、電子が充足されずに空になっています。各軌道はエネルギー的に多少安定性が異なっていますが、ｎが極めて大きな値ですから、各軌道間のエネルギー差は極めて小さくなり、電子は各軌道間を容易に移動できる帯のようになり、バンドと呼んでいます。特に、電子が充足している結合性軌道のバンドを価電子帯、電子が充足されず空になった反結合性軌道のバンドを伝導帯と呼んでいます。この価電子帯と呼ばれる結合性軌道のバンドを充足している電子は個々の原子に帰属されませんから、自由電子と呼ばれ極めて流動的に動き回ることが出来ます。
リチウム原子の最外殻には球状をした s 軌道しか持っていませんから、結合性軌道のバンドを s バンドと呼んでいますが、アルミニウムは最外殻に s 軌道のほかに若干エネルギーの高い p 軌道にも 1 個の電子が入っています。そのため金属アルミニウムでは s バンドのほかに p バンドにも電子が充足しています。しかし s バンドと p バンドの間も小さなエネルギー差しかありませんから、s バンドと p バンドをあわせたエネルギー的に幅広いバンドの中に 3ｎ個の自由電子が充足していることになります。当然、原子の中で結合に関与する電子が多くなれば、隣接する原子核とのクーロン力も大きくなりますから、金属結合の結合エネルギーが大きくなります。表 3-1 には種々の金属の結合エネルギーを掲げておきましたが、赤紫色で示すように最外殻電子を 1 個しか持たないアルカリ金属と 2 個持つアルカリ土金属では関与している電子の数が多くなるため結合エネルギーが大きくなっています。褐色で示す遷移金属は 1～2 個の最外殻電子を持っていますが、完全には充足されていない状態の内殻の d 軌道を小さなエネルギー差で持っています。タングステン(W)や白金(Pt)では、これらの内殻の電子までも金属結合に関与していますから、大きな結表 3-1 金属の結合エネルギー()
金属の結合エネルギー(kcal/mol)
元素

最外殻電子数結合エネルギー元素

最外殻電子数結合エネルギー

LiNa
Mg
AlSiKCa
Ti
CrMn
FeCo
Ni
Cu

11234122122221

38.4
25.8
35.1
78.0
108.4
21.3
42.8
112.5
95.0
66.7
99.5
101.6
102.8
81.1

Ga
Ge
Rb
Sr
Pd
Ag
Sn
SbW
Pt
Au
Hg
Pb
Bi

34
120
1452
1
12
45

64.6
90.0
19.5
39.1
91.0
68.4
72.0
63.0
201.8
135.2
88.3
14.7
46.8
50.3

合エネルギーを示しています。さらに、内殻の電子が充足されて最外殻の電子が多くなるに連れて錫(Sn)やアンチモン(Sb)や鉛(Pb)やビスマス(Bi)のように金属結合のエネルギーは小さくなります。金属は多くの原子が 1 塊になって金属結合により結ばれ、最外殻電子が自由電子として共有されていますから、1 個の分子と考えられるように思います。1ｇの金の指輪に含まれる 3x1021 個の金(Au)原子が金属結合で結ばれてあたかも 1 個の分子のようになっていますが、2ｇの金貨でも 1 個の分子となります。指輪と金貨のように分子量も分子構造も個々に共通性がなくなってしまいますから、金属には分子の概念を当てはめることができません。金属の塊は正電荷を持つ原子核とその電荷を打ち消すだけの電子でできていますから全体として電荷を持っていません。
金属原子の塊の先端に外部から電子を入れ込みますと、入った電子はその原子の塊の中を自由に動き回ることができ、容易に金属の塊の末端にも電子が移動します。この末端で電子を外部に放出すれば、電子が先端で入り金属の塊の中を通って末端から出てゆき、結果として金属の塊の中を電流が流れたことになります。金属原子が緻密に整列していれば自由電子は何の抵抗もなく移動できますが、原子の間に隙間があれば移動できる道が狭まりますから電子は移動し難くなります。太い水道管は大量の水を流すことができ、細い水道管は少ししか水を流すことができません。同じように物質の太さとその流れ易さにより、物質の中を流れる電流の量が変化します。そのため断面積 1cm2 の物質を 1cm の長さにわたり電流が流れる時に生じる電気抵抗で電導性を表していますので、種々の金属や合金の電気抵抗率を表 3-2 に掲げておきます。表から明らかなように金や銀や銅のような貴金属類は最も電気抵抗率が小さく、アルミニウムやマグネシウムなどの軽金属類がこれに続きます。若干非金属性を示す鉛やビスマスなどはかなり電気抵抗が大きくなり、低い電導性を示します。

表 3-2 種々の金属や合金の電気抵抗率ρ)と温度係数と温度係数(α種々の金属や合金の電気抵抗率(ρと温度係数 α)
金属マグネシウム
アルミニウム
金銀銅白金水銀亜鉛
クロムタングステン鉄コバルトニッケル
錫
アンチモン
ビスマス
鉛
ケイ素
ゲルマニウム燐青銅
黄銅
コンスタンタン
ニクロム
鋼
ケイ素鋼
ステンレス 430
ステンレス 301

成分
Mg
Al
Au
Ag
Cu
Pt
Hg
Zn
CrW
FeCo
Ni
Sn
Sb
Bi
Pb
Si
Ge
Cu(96%) 、 Sn(3.7%) 、P(0.3%)
Cu(70%)、Zn(30%)
Cu(55％)、Ni(45%)
Ni(80%)、Cr(20%)
Fe(99%)、C(1%)
Fe(95.5%)、Si(4.5%)
Fe(82%)、Cr(18%)
Fe(74%)、Cr(18%)、Ni(8%)ρｘ106(ΩΩcm)
4.31
2.74
2.31
1.63
1.73
1194.7
5.92
2.6
510
9.71
11.8
11.3
39114
20.7
10000089000

α0.00390
0.00435
0.00397
0.004070.004290.00387
0.000990.00416

4649100
20.6
62.5
6072

0.003500.001700.00001
0.000020.00400
0.00075

0.004640.006210.00658
0.00634
0.004470.00473
0.004460.00421分子は分子間に働く分子間力と分子の持つ運動エネルギーが釣り合って物質を構成していますが、温度が高くなると運動エネルギーが大きくなり分子は自由に動き回れるようになりますから、物質は液体や気体の状態に変化します。逆に低温では運動エネルギーが小さくなり相対的に分子間力が支配的になりますから、分子が緻密に整列した固体の状態になります。金属原子も運動エネルギーを持っていますから、温度が高くなりますと金属を構成する原子はムズムズと蠢き小さな隙間ができますし、温度が低くなれば動きが小さくなりますから原子が緻密に整列します。結果として、金属原子の塊で共有されている電子の動き易さが温度により変化しますから、温度による金属の電気抵抗の変化が室温付近では式 3-1 に示すような 1 次関数で近似でき、t℃における電気抵抗率ρρt は 0℃における電気抵抗率ρρ0 と温度係数ααから算出することができます。ここで温度係数ααは 0℃と100℃における電気抵抗率をそれぞれρ
ρ0 とρ
ρ100 とするときに式 3-2 で定義され、表 3-2 に併せて掲げておきます。

ߩ୲ = ߩ଴ ൫１＋ߙ‫ݐ‬൯

ߙ=式 3-1ఘభబబ ିఘబ

式 3-2ଵ଴଴∙ఘబ

金属原子が緻密に整列しているほど金属原子の塊で共有されている自由電子の動きが容易になり電気抵抗は小さくなりますから、金や銀や銅などの貴金属は容易に純粋にすることが出来るため小さな電気抵抗を示します。鉄とクロムの金属原子が均一に混ざり合った合金のステンレス 430 の電気抵抗は純粋なそれぞれの金属の電気抵抗より大きくなっています。同じ大きさの原子が集合した純粋な金属でも温度が上昇して原子間に隙間ができれば電気抵抗が大きくなりますが、大きさの異なる原子が均一に混ざり合った合金では原子が緻密に整列できませんから、隣接した異なる原子の周囲に隙間が生まれステンレス430 のように電気抵抗が大きくなります。ニッケルと銅の金属原子が均一に混ざり合った合金のコンスタンタンの電気抵抗もニッケルと銅のそれぞれの金属の電気抵抗より大きくなっています。種々の成分比のニッケルと銅の合金についてそれぞれ電気抵抗の値が報告されていますので、ニッケルの成分比と電気抵抗の関係曲線を図 3-1 に示します。逆に、純粋の金属に他の原子が不純物として混ざり、原子の配列が乱れて原子間に隙間ができますと、温度が上昇してもそれらの隙間を原子はムズムズと蠢きますから、原子間の平均的な緻密さが温度によりあまり影響されず、合金の電気抵抗はほとんど変化しません。ニッケルと銅の合金のコンス

電気抵抗率(x10-6Ωm)

40

タンタンの電気抵抗は極めて小さな温度係数を示しており、電気抵抗が温度20の変化によりほとんど変化しませんか
ら、物質の形状の変化を電気抵抗で測定するひずみ計や標準の電気抵抗など

0020

Ni含有率
Ni含有率(含有率(％) 40

図 3-1 Cu-Ni 合金の電気抵抗率に広く用いられています。
Ohm の法則によれば、式 3-3 に示すように電流量 I は電圧 V に比例し電気抵抗 R に反比例しますから、式 3-4 のように発熱量 W は電流量 I と電気抵抗 R に比例します。温度係数の大きな金属では温度の上昇とともに電気抵抗が大きくなりますから、温度の上昇とともに金属の通電効率が低下してしまいます。ニッケル原子とクロム原子からなるニクロムは比較的大きな電気抵抗ながら小さな温度係数を持つ合金ですから、高温まで温度上昇しても通電による効率も発熱量も変化しません。大きな電気抵抗を持つこのニクロムを電線として用いますと、通電により高温まで温度上昇しますが、温度係数が極めて小さいために温度変化に関わりなく安定した電流が流れますから、安定な発熱量を維持する電熱線に適しています。
୚I=ୖ

式 3-3

W=

୚మୖ

= Iଶ R

式 3-4このように金属原子に属する電子は原子の相互作用によるエネルギー的な安定化のために原子が互いに結合しますから、指輪と金貨のように形も大きさも異なった金属の塊が分子量も分子構造も異なっていてもそれぞれ一つの分子と考えられ、分子の概念を当てはめることができません。金属原子の塊の先端に外部から電子を入れ込みますと、入った電子はその原子の塊の中を自由に動き回ることができ、容易に金属の塊の末端にも電子が移動します。この末端で電子を外部に放出すれば、電子が先端から入り金属の塊の中を通って末端から出てゆきますから、結果として金属の塊の中を電流が流れたことになります。

半導体の性質を示すケイ素やゲルマニウム
半導体の性質を示すケイ素やゲルマニウム
ケイ素やゲルマニウムなどのように金属結合性よりも共有結合性の優った結合で原子が結び付けられている場合には、結合に関与する電子が原子の塊の中にあまり共有されていませんから低い電導性しか示しません。周期表の 14 族に属する炭素がダイヤモンドを形作るように、14 族に属するケイ素やゲルマニウムも同じく共有結合性が大きいために表3-7 に掲げたように電導性をほとんど示さず半導体の性質を示す結晶を作ります。14 族に属する炭素とケイ素とゲルマニウムを比較して分かるように、周期表の上段にある元素ほど共有結合性が大きくなり、電導性が小さくなる傾向が見られます。ケイ素やゲルマニウ
ムは最外殻に 4 個の電子を持っていますが、15 族に属する窒素やりんや砒素は最外殻に 5個の電子を持っています。14 族の原子が規則正しく整列している金属結晶の中に少量の 15族の原子が不純物として混ざりますと、その部分だけに電子が過剰のままで集合した構造を保ちます。しかし、集合した構造の中で過剰になった電子は極めて流動的に他の原子へ移動して過剰部分を解消しますから、15 族の原子は 4 個の電子を持つことになり陽イオンとなります。全体として、図 3-2（A）に示すように、不純物として含まれる 15 族の原子は陽イオンになり集合した構造の中で固定されていますが、集合した構造の中に陽イオンの数と同数の電子が点在して自由に動き回ります。このように 15 族原子が不純物として含まれ、電子が過剰になっている 14 族原子の集合した物質を n 型半導体と呼んでいます。
他方、13 族に属するホウ素やアルミニウムやガリウムは最外殻に 3 個しか電子を持っSi

Si

Si

Si
P

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si
P

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si
Si

Si

Si

Si

Si
P

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

（Ａ）ｎ型半導体
Si

Si

Si

Si

Si
Si

B

Si

Si
Si

Si

Si

Si

Si
Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si
Si

B

Si
Si

Si

Si

Si

Si

Si
Si

Si

Si

Si

Si
Si

B

Si

Si
Si

Si

Si
Si

Si
Si

（Ｂ）ｐ型半導体

図 3-2 半導体物質の模式図ていません。最外殻に 4 個の電子を持つ 14 族の原子が規則正しく整列している結晶の中に

少量の 13 族の原子が不純物として混ざりますと、その部分だけに電子が不足したままで集合した構造を保ちます。しかし、不足した部分に他の原子から電子が移動して不足部分を補充しますから、13 族の原子は 4 個の電子を持つことになり陰イオンとなります。同時に電子を供給した 14 族の原子は電子が不足しますから、陽イオンになります。このように電子の不足した原子を正孔と呼んでいますが、次々に電子が自由に移動してゆきますから正孔も次々に移動してゆきます。全体として図 3-2（B）に示すように、不純物として含まれる 13 族の原子は陰イオンになり集合した構造の中で固定されていますが、集合した構造の中に陰イオンの数と同数の正孔が点在します。このように 13 族原子が不純物として含まれ、電子が不足して正孔が点在している 14 族原子の集合した物質を p 型半導体と呼んでいます。13 族原子の陰イオンと等しい数の正孔により電気的に常に釣り合っていますから、p 型半導体の末端で正孔が電子を受け取って消滅しますと、別の所で電子を放出して正孔が作られます。結果として、正孔が電子を運ぶように p 型半導体の中を電流が流れます。
集合した構造の中で電子は極めて流動的に他の原子へ移動して過不足部分を解消しま
すから、n 型半導体では 15 族原子が 4 個の電子を持つことになり陽イオンとなり、同時に過剰の電子は集合した 14 族原子の塊の中を自由に動き回ります。他方、p 型半導体では 13族原子が 4 個の電子を持つことになり陰イオンとなり、同時に電子を供給した 14 族の原子は電子が不足しますから陽イオンになり正孔として動き回ります。このとき、n 型半導体の 15 族原子も p 型半導体の 13 族原子も 14 族原子が相互作用しながら集合した構造の中に取り込まれていますから、自由に動くことができずそれぞれ正電荷と負電荷を持って固定されています。
このように過剰な電子を持つ n 型半導体と正孔を持つ p 型半導体を図 3-3 の模式図に示すように滑らかに接合しますと、当然接合界面を越えて n 型半導体部分から p 型半導体部分へ電子が移動できるようになり、p 型半導体部分で正孔の部分へ電子が移動して電荷をｐ型半導体

ｎ型半導体：13族原子の陰イオン：15族原子の陽イオン

ｐ型半導体

両界面の接合ｐ型半導体

接合界面：電子：正孔

接合界面

ｎ型半導体

接合界面

ｎ型半導体

ｎ型半導体

n型へ電子流入n型からｐ型へ電子移動
ｐ型半導体

接合界面

ｐ型半導体

ｎ型半導体

p型へ電子流入

図 3-3 ダイオードの模式図
ダイオードの模式図

中和します。接合により界面を越えて電子が移動してしまいましたから、n 型半導体の部分では移動のできない 15 族原子の陽イオンが残り、p 型半導体の部分では移動のできない13 族原子の陰イオンが残ります。結果として、界面を挟んで n 型半導体側の接合部分は正に帯電し、p 型半導体側の接合部分は負に帯電します。n 型半導体部分に負の電極を p 型半導体部分に正の電極を付けて n 型半導体部分から電子を流しますと、接合界面を挟んで生じている電位差を中和するように 2 種の半導体の中を電子が移動して、p 型半導体に付けた電極から電子が流れ出ますから両電極間に電流が流れます。逆に、n 型半導体部分に正の電極を p 型半導体部分に負の電極を付けて電子を p 型半導体部分から n 型半導体部分へ流そうとしても、接合界面を挟んで n 型半導体側が正になるような電位差がありますから、電流は極めて流れ難くなっています。このように n 型半導体と p 型半導体を接合した物質では、n 型半導体部分から p 型半導体部分へは電流が流れますが、反対方向には流れませんから、電流を一方向にしか流さない整流作用を示します。常に n 型半導体に付けた電極は陰極に、p 型半導体に付けた電極は陽極になりますから、2 つ（Di）の電極（Electrode）を持つものという意味でダイオード（Diode）と呼ばれて、広く電化製品をｎ型半導体制御する心臓部に用いられｎ型半導体

ｐ型半導体ています。
このｎ型半導体の間に13 族原子の陰イオンと動両界面の接合

き回る正孔を持つｐ型半導体を挟み込みますと、2 つの接合部分にはそれぞれダn型からｐ型へ電子移動イオードが形作られ逆向きに接続します。ここで 2 つの部分に分かれたｎ型半導体部分に陰極と陽極の 2 つベースからエミッタへ通電の電極をそれぞれ付けて、電流を流しても一方の陰極からｐ型半導体部分へのダイオード部分は電流を流しコレクタからエミッタに電流ますが、他方のｐ型半導体部分から陽極へのダイオードは電流を流すことができませんから、2 個の電極の間には電流を流すことができません。さらに、間に挟まっているｐ型半導体部分

エミッタ

コレクタ
ベース： 電子： 正孔：13族原子の陰イオン：15族原子の陽イオン

図 3-4 トランジスターの模式図
トランジスターの模式図

にも電極を取り付けますと、陰極の付いたｎ型半導体部分からｐ型半導体部分へ電子が流れます。接合界面を越えた電子はｐ型半導体部分の電極から流れ出てゆきますから、ｎ型半導体部分の陰イオンもｐ型半導体部分の陽イオンも中和されて接合界面を挟んで発生していた電位差が低下します。このときｐ型半導体部分の陽イオンが中和されますから、陽極の付いているｎ型半導体部分との電位差も小さくなり、2 つの部分に分かれたｎ型半導体部分の 2 つの電極間にも電流が流れます。図 3-4 のように 3 つの半導体を接合した物をNPN トランジスターと呼んでおり、ｎ型半導体部分に付いた陰極はエミッタ、ｐ型半導体部分に付いた陽極はベース、ｎ型半導体部分に付いた陽極はコレクタとそれぞれ名前がつけられています。
エミッタからｎ型半導体部分へわずかな電子を流すときには、接合部分を挟んでｎ型半導体部分の負の電位もｐ型半導体部分の正の電位も若干小さくなりながらベースへ電子が流れます。ｐ型半導体部分の正の電位が若干下がればｐ型半導体部分からｎ型半導体部分を通してコレクタへの電子の移動がわずかながら可能になります。ここで、エミッタからベースへの電子の流れが多くなるほどエミッタからコレクタへの電子も流れ易くなります。云いかえれば、コレクタからエミッタへ流れる電流量はベースからエミッタへの電流量に比例します。この関係から、トランジスターはベースとエミッタとの間の電流量に比例した多くの電流量をコレクタからエミッタに流す増幅の作用を持っています。
わずかな数の 13 族原子の陰イオンと正孔しか持たないｐ型半導体部分が挟み込まれている NPN トランジスターの場合には、ベースからエミッタに流す電流量が少なくてもｐ型半導体部分の 13 族原子の陰イオンは完全に中和されてしまい、もはや電位の低下が起こらない飽和状態になりますから、コレクタからエミッタへの電流量を一定に保つことが出来ます。その上、ベースからエミッタへのわずかな電流量の変化でコレクタからエミッタへの電流量を非常に鋭敏に断続することができます。そのため現在広く用いられている
NPN トランジスターは間に挟まっているｐ型半導体部分が非常に薄く作られています。
NPN トランジスターとは逆の関係を持つ PNP トランジスターは、ｐ型半導体の間にｎ型半導体を挟みこんだ構造を持っており、電子の移動にかわるｐ型半導体の正孔の移動により電流の増幅や断続の働きをします。
このようにケイ素やゲルマニウムなどの周期表 14 族の原子が規則正しく整列した結晶
では電導性をほとんど示しませんが、この結晶に少量の 13 族あるいは 15 族の元素を混ぜ込んだ結晶は半導体の性質を示しますから、これらの組み合わせにより電流の整流や増幅などの働きを示すダイオードやトランジスターとして広く利用されています。

2 進法で情報の進法で情報の演算
情報の演算と演算と伝達をする
伝達をする電子計算機
をする電子計算機
長野県の北部の戦場で狼煙と呼ばれる煙を上げ、遠く離れた見晴らしの良い山頂でその狼煙の煙を見た兵士が同じように狼煙を上げ、次々にこの狼煙の引継ぎを重ねる方法で、短時間に山梨県の甲府の本拠地で武田信玄は戦況を伝え聞いたといわれています。また、Rothschild は 1760 年代にフランクフルトで銀行を起こし、ロンドンとパリとウィーンとナポリに支店を作りそれぞれの店を 5 人の息子に担当させました。そしてそれぞれの店の間に狼煙による情報伝達の体系を作り各都市の市況の情報をいち早く共有し世界的な大財閥にのし上がったと伝えられています。焚火の煙ではなく花火のように瞬時に出る煙を利用するなどの改良がおこなわれましたが、狼煙で伝えられる情報量には限りがありました。
Volta が亜鉛と銅と硫酸を組み合わせたボルタの電池を開発したことから、狼煙の煙を見て情報を授受する方法の代わりに、電気を使う電信機の技術が実用化されましたので金属製の電線を長距離間に設置し、電流を流して情報を伝達する方法が 19 世紀初期に行われるようになりました。その後、1887 年に Hertz が光より長波長の電波を発見し、1890年代にこの電波を用いた送信機と受信機の開発が進み、無線電信が実用化されました。
このように通信媒体として光を用いる光通信と電線を通して電流を流す有線電信と電波を用いる無線通信が可能になりましたが、近年になると透明な石英製の有線を通して光を流す光通信まで用いられるようになりました。これらの通信媒体はそれぞれ異なる特徴を持っており、利用目的により利点と欠点が異なっています。従来の光通信は目で受信できますから受信装置を必要としませんし、光が直進性を持っていますから、他からの傍受を避けられますが遠距離の送信ができません。有線電信は簡単な受信装置で確実に送受信が可能ですが、遠距離にわたる電線の設置には多大の経費を要します。無線通信は送信機と受信機があれば地球上のいかなる場所にでも情報の伝達が可能ですが、他からの傍受が容易で情報の秘密を守り難く漏洩の危険があります。近年開発された有線による光通信は高い技術と光回線の設置に多大の経費を要しますが、紫外線から可視光線まで幅広い波長領域の光を利用できますから、大量の情報量を同時に送受信することができます。
金属の電線を通して電流を断続する電信機で、1840 年代に S.Morse は英語の文章を送信する技術を開発しました。この送信に用いたモールス信号はアルファベットや句読点に対応するように表 3-3 に示す組合せで長時間電流を流す信号（－）と短時間電流を流す信号（・）の長短 2 種の信号を送信し、遠方でその電流を音や光に変えたり印字したりして 2 種の信号を受信し、表 3-3 に示す約束に従い翻訳解読した文章を受信する方法です。モールス信号の組合せの中で 3 連続の短時間の信号（・・・）と 3 連続の長時間の信号（－－－）が最も送信しやすく確実に受信ができるためにそれらの信号を組み合わせた・・・－－－・・・が危険を知らせる遭難信号として世界的に共通して採用されました。この信号は表 3-8 からも分かるように SOS という文字列に訳されますから、モールス信号を用いない場合にも SOS は危険が迫り救助を求める遭難信号の意味を持つようになりました。
表 3-3 アルファベットを表すモールス信号
アルファベットを表すモールス信号モールス信号は長短 2 種の信号の組合せですから、1個の信号の場合には T と Eの 2 種だけですし A のような 2 個の場合には 4 種の文字ですが、ｎ個の場合には 2n種となりますから 1～6 個の場合の総数は 126 種となり英数字を充分に表すことができます。しかし、ABC に相当する信号を連続して送信しますと・－－・・・－・－・となり、区切り方
により ABC のほか WSNN とも PUR とも受信できますか

モールス信号

モールス信号

モールス信号

A・−

N−・

1・−−−−

B−・・・

O

−−−

2・・−−−

C

−・−・

P

・−−・

3・・・−−

D−・・

Q

−−・−

4・・・・−

E・R

・−・

5・・・・・

F・・−・

S・・・

6−・・・・

G−−・

T−

7−−・・・

H・・・・

U

・・−

8−−−・・

I・・

V

・・・−

9−−−−・

J

・−−−

W

・−−

0

−−−−−

K

−・−

X

−・・−

.

・−・−・−

L・−・・

Y

−・−−

,−−・・−−

M

−−

Z

−−・・?

・・−−・・ら、誤信を避けるためには信号の間に・－ －・・・ －・－・のように充分な区切りの時間を入れなければなりません。このことはモールス信号が長短 2 種の接続時間の異なる信号のほかに信号を区切るためだけに長短 2 種の切断時間を組み合わせていると考えることもできます。信号の手動入力に習熟しますと、文字と文字の間に一定の区切りの間隔が作れるようなリズムが生まれて誤信がなくなると思われますが、未熟な人はかなりの訓練が必要と思われます。
長短 2 種の接続時間の異なる信号の組合せを利用したモールス信号と同じように、電子計算機は電流の断続や電磁波の断続や端子の電場の⊕と⊖や磁石の N と S などをそれぞれ 2 種の信号として利用しています。先の「半導体の性質を示すケイ素やゲルマニウム」の節で考えたトランジスターやダイオードや液晶ディプレイなどを用いますと、電流を容易に瞬時に断続あるいは点滅することができます。モールス信号と同じように電流の点滅や電流の正負 2 方向の変化を利用して情報を送ることが出来ます。また、電流の流れには正負 2 方向がありますから、電流の流す方向を変えることにより発生する磁気も N と S の2 方向に変化しますから、磁気の方向の変化を利用しても情報を表すことが出来ます。このように信号を保存したり変形したりすることにより、2 種の信号で構成されている情報を記録したり演算したりします。しかし、モールス信号が切断の時間の長短で信号の区切りを付けていますが、電子計算機の信号は長さが一定時間のため信号の区切りが難しいので、1 つの情報に対して常に一定の個数の信号を割れ充てています。信号が n 個では⊕と⊖の並び方は指数関数で表される 2n 通りとなり、日常生活にあまり馴染のない 2 進法と考えられます。指数関数は繰り返しの回数が大きくなりますと飛躍的に大きな数になりますから、非常に小さな 2 を底にしても多くの繰り返しにより大きな数を作ることができます。

表 3-3 に掲げたモールス信号は 1～6Bit の信号ですが、著者が初めて出会った電子計算機は 16Bit で作られていましたから、2 種の信号が長く連なった情報を先端から 16 個毎に1 つの情報単位となる 1Byte に切り取っていました。この 1 Byte の情報単位には 216 に相当する 65536 通りの情報しか持つことができませんから、各国の表音文字は対応できますが漢字などの表意文字では十分に対応できません。そのため、この情報単位を 2 つまたは 4つ組み合わせて 1 塊の情報単位としていました。しかしこの分野の知識も技術も格段に進歩しましたから、現在著者の手元にある電子計算機は 4 つの情報単位をあらかじめ 1 塊にした 64Bit が 1Byte になるように作られており、264 が 18446744073709551616 ですから、1つの情報単位となる 1Byte には文字や色や音などを表す 1.84x1019 通りの中の 1 通りの情報を持つことができます。その基本はモールス信号と同じように電場の⊕と⊖や磁石の N とS など 2 種だけの表音文字で表す言語と考えることができ、このような個々の信号をまとめて大量に通信して多くのことを世界中に情報を伝達しています。
また、このような個々の信号をまとめて大量に保存しておけば大量の情報が記録されます。電子計算機が実用化した初期の時代には、光の通るように約 1 ㎟の小さな穴を適宜穿って信号を沢山の厚紙や長い紙テープに情報を記録し、その紙媒体に光を当ててそれらの情報を光の断続の信号として計算機に入力をしていました。その後の種々の技術の進歩により、紙媒体は磁気テープや磁気ディスクに置き換えられ、小さな媒体に大量の情報が記録されるようになりました。さらに銀写真のように、光化学反応により不透明になる物質をディスク上に塗布した媒体が用いられるようになりましたので、細い光束の強い光の照射により電子計算機の信号をディスク上に不透明な斑点として情報を記録し、光の通過しない斑点の有無で情報を電子計算機の信号に変換しています。波長の長い光では斑点をすり抜けるように通過する傾向にありますから、波長の短い青色の光の方が小さな斑点でも光を遮断できますので、高い密度でディスク上に多くの情報を記録できます。このような技術的な進歩により現在の簡易型電子計算機には情報保存用に約 1.56x1013Byte が用意されていますから、約 2.9x1030 通りの情報が保存できます。
トランジスターやダイオードや液晶ディプレイなどの発達により電流の点滅や電場の正負の切り替えが電流や電磁波の極めて微弱な変化で瞬時にできますから、複雑な情報の処理が可能になりコンピューターが発達しました。現在では、パーソナルコンピューターが多くの家庭に入ってきて、インターネットの通信やデジタルカメラの映像処理まで広く用いられるようになっていますが、その基本はモールス信号と同じように電場の⊕と⊖や磁石の N と S など 2 種だけの表音文字で表す言語と考えることができます。さらに、スマートフォンが世界中の大多数の人の掌中に常にあり、知人友人との情報交換や広く流布しているニュースや噂の受信ばかりでなく、身分証明や商取引の決済や新聞書籍の購読や音楽の聴取や各種の知識と情報の取得などにおいて日常生活に欠くことのできない情報の受信と発信を担っています。