第335回 シーズン34 エピソード5

キルヒホッフの法則（前編）

自然の法則

ユーリ「コンデンサもおもしろいね！」

僕「そうだね」

ユーリ「ぜんぶバシッと決まるとこがおもしろい」

僕「へえ……」

ユーリ「何てゆーのかなー、リクツが合ってるじゃん？」

僕「そうだね。 《自然》ってすごいと思うよ。《法則》があるってことがすごい」

ユーリ「自然？」

僕「オームの法則だって、クーロンの法則だって、自然の法則だよね」

ユーリ「自然……？」

僕「自然っていったのは、この宇宙のことだよ。 この宇宙、そしてそこに存在するものが持っている性質を調べたり、確かめたり、わかっていることを理論にしたり、生活に応用したり……それが科学だよね。 物理学も、化学も、地学も、天文学も、生物学も……とにかくそういうものはぜんぶ自然科学だ。 科学は自然とかけ離れて存在するわけじゃないよ」

ユーリ「んー……《自然》ってゆーと、《緑がいっぱいで気持ちがいい森》みたいなイメージある。エコとか」

僕「そういう気持ちのいい《自然》もあるけど、台風みたいな恐い《自然》もあるよね」

ユーリ「そっか。自然は人間の都合を考えないもんね」

僕「科学もそうだよ」

ユーリ「えっ？　科学は人間が考えたものじゃないの？　人間に役立つように」

僕「うん。科学は人間が考えたものだよ。人間に役立つようにね。 科学は、もちろん人間を幸せにしてほしい。でもそのためにこそ、正しさを追求するときには、人間の『想い』とは関係なく考える必要があると思うな」

ユーリ「は？　どゆ意味？」

僕「人間の『想い』とか『感情』で、正しさをねじまげてはいけないってこと。 どんな理論でも、実験で検証する。実験で確かめ、論理的に矛盾がないかを調べる。 科学的な正しさを支える実験では、人間の感情が邪魔になることがありそう」

ユーリ「えー……そーかなー」

僕「ユーリはそうは思わないの？」

ユーリ「科学者って熱心に研究してるんじゃないの？　役に立つすごい発見をしようって」

僕「そうだろうけど、その熱心さが何に向かうかが問題。 このあいだ読んだ本にはこんなことが書いてあったよ」

ユーリ「こういう実験結果になれ！　と熱心に考えても、そんなの関係ないぞっと」

僕「そういう話。自然は、人間の想いや熱心や感情とは関係なく動いている。 だから、こういう仮説が成り立ってほしい！……と思っても、自然は知ったことではない。 人間が、熱心さのあまりに、実験結果を誤認してはまずいよね」

ユーリ「そりゃまずいけど……」

僕「人間の気持ちで結果を誤認したら、自然を正確に理解できない。 そうするといざ科学を役立てようと思ったときに、 そこにあるのは役に立たない知識ってことになっちゃう」

ユーリ「確かに」

僕「人間の思惑で実験結果を動かしちゃいけない。思惑で動かさないからこそ、自然科学が役に立つんだ。そこがすごいところ」

ユーリ「誰がボールを投げても放物線を描く？」

僕「その通り！　人間の思惑とは関係なく、法則があるのがすごい」

ユーリ「法則……クーロンの法則とか、オームの法則とか」

僕「そうそう」

ユーリ「抵抗の並列つなぎと、コンデンサの直列つなぎが似てるの、おもしろいよね（第334回参照）」

僕「そうだね」

ユーリ「へへー……もうコツがわかっちゃったんだ」

僕「コツ？」

ユーリ「《共通のもの》と、《足し算になるもの》を見つければいいの」

僕「ああ、そうだね。《共通のもの》と《和になるもの》は、抵抗の並列つなぎでいうと……」

ユーリ「二つの抵抗に掛かる電圧は、合成抵抗と《共通》になってるし、二つの抵抗を流れる電流を足したのが、合成抵抗の電流になってる。 あとはオームの法則で一発」

僕「すごいな」

ユーリ「100%理解してるよん！」

僕「すごいすごい。じゃあね、こんなクイズはどうだろう」

クイズ

ユーリ「カンタン！　だって抵抗の並列つなぎだもん……違うーっ！　電池が二つあるのかーっ！」

僕「理科で習うよね」

ユーリ「やったよーな気もする。式を立てて計算した」

僕「そうそう。出てくる部品は電池と抵抗だけだから、そんなに難しくはないよ。考えるものは電圧と電流だけだし」

ユーリ「そっか……紙、ちょうだい！」

僕「何を計算すればいいかはわかるよね？」

ユーリ「わかる。 $I$ でしょ？」

僕「そうだね。 $V,V',R_1,R_2$ を使って、 $I$ を求める」

ユーリ「ヘィヘィ、アイを求めていきますぞっと……」

僕「……どう？」

ユーリ「むずい！　あのね、この《片方にだけ入ってる電池》がじゃま。 $V'$ がすごくじゃま！」

僕「じゃまと言われてもね。どういうふうに考えたの？」

ユーリ「電流はすぐわかった。抵抗 $R_1,R_2$ に流れる電流を、 $I_1,I_2$ にするじゃん？　そうしたら、必ず $I_1 + I_2 = I$ になるはず！」

僕「それはどうして？」

ユーリ「だって、ほら、この《Ｘ地点》で合流するはずだもん」

僕「そうだね」

ユーリ「$I_1,I_2$ が《Ｘ地点》で合流して、 $I$ が出て行くんだから、 $I_1 + I_2 = I$ になる。そーでしょ？」

僕「うん。それはすごく大事！　そして一般的にもいえる」

ユーリ「何が？」