【TED-Ed】ブラックホールを利用するために

 

from: TED-Ed

もしもブラックホールのエネルギーが利用できたら？

Could we harness the power of a black hole?

遠い未来を想像してみてください 

Imagine a distant future 

人類が淡い青い色をした地球を離れ 

when humans reach beyond our pale blue dot, 

何千光年も先にある惑星に都市をつくり 

forge cities on planets thousands of light-years away, 

貿易と輸送の銀河網が整備されています 

and maintain a galactic web of trade and transport. 

そのような文明に飛躍するためには 何をしたらよいのでしょう？ 

What would it take for our civilization to make that leap? 

考えることはたくさんあります 

There are many things to consider— 

コミュニケーションをどうとるのでしょうか？ 

how would we communicate? 

銀河政府は どんなものになるでしょうか？ 

What might a galactic government look like? 

そして その中でも最も重要なものとして 

And one of the most fundamental of all: 

その文明を動かすのに十分なエネルギーは どこで得るのでしょうか？ 

where would we get enough energy to power that civilization— 

そこでの産業 惑星改革事業 そして 宇宙船のためのエネルギー源のことです

its industry, its terraforming operations, and its starships? 

ニコライ・カルダシェフという天文学者が 文明の進化に伴い増加するエネルギー需要量を 測る物差しについて提案しました 

An astronomer named Nikolai Kardashev proposed a scale to quantify an evolving civilization’s increasing energy needs. 

私たちがいる現在のような 初期の進化過程において 

In the first evolutionary stage, which we’re currently in, 

化石燃料 太陽光パネル 原子力発電所の様に 惑星を拠点とした燃料源は おそらく太陽系内の他の惑星で 定住するのには十分ですが 

planet-based fuel sources like fossil fuels, solar panels and nuclear power plants are probably enough to settle other planets inside our own solar system, 

その域を越えるには不十分でしょう 

but not much beyond that. 

第３段階かつ最終段階にある文明にとって 

For a civilization on the third and final stage, 

銀河規模の拡張には 太陽が毎秒放出する 385ヨタジュール(10の24乗J)の 約1000億倍の エネルギーが必要になります 

expansion on a galactic scale would require about 100 billion times more energy than the full 385 yotta joules our sun releases every second. 

斬新な物理学によって 突破口が開かない限り 

Barring a breakthrough in exotic physics, 

需要を満たし得るエネルギー源は １つしかありません 

there’s only one energy source that could suffice: 

超大質量ブラックホールです 

a supermassive black hole. 

ブラックホールをエネルギー源と考えるのは 直観と相いれないですが 

It’s counterintuitive to think of black holes as energy sources, 

降着円盤のおかげで ブラックホールは まさにエネルギー源となるのです 

but that’s exactly what they are, thanks to their accretion disks: 

膠着円盤とは事象の地平面に落下した 物質により形成された円形で平らな構造物です 

circular, flat structures formed by matter falling into the event horizon. 

角運動量が保存されるため 

Because of conservation of angular momentum, 

そこにある粒子はブラックホールに まっすぐ落ちていくわけではありません 

particles there don’t just plummet straight into the black hole. 

むしろ ゆっくりと渦巻き状に 吸いこまれていきます 

Instead, they slowly spiral. 

ブラックホールの強烈な重力場のため 

Due to the intense gravitational field of the black hole, 

これらの粒子は 事象の地平線に近づくにつれ 粒子の位置エネルギーを 運動エネルギーへと変えていきます 

these particles convert their potential energy to kinetic energy as they inch closer to the event horizon. 

粒子の相互作用により この運動エネルギーは 宇宙空間に放射されます この時の 物質からエネルギーへの変換効率は 驚くべき値になります 

Particle interactions allow for this kinetic energy to be radiated out into space at an astonishing matter-to-energy efficiency: 

回転していないブラックホールは6％ 

6% for non-rotating black holes, 

回転しているものは最大32％にもなります 

and up to 32% for rotating ones. 

これは核分裂を大幅に凌ぎます 

This drastically outshines nuclear fission, 

核分裂は 質量から エネルギー取り出す仕組みにおいて 現在のところ 最も効率的で 広く利用されている方法です 

currently the most efficient widely available mechanism to extract energy from mass. 

核分裂はウラン原子のわずか0.08％を エネルギーに変えます

Fission converts just 0.08% of a Uranium atom into energy. 

この反応を利用する手掛かりは おそらく ― 物理学者フリーマン・ダイソンが考案した ダイソン球という構造体にあるでしょう 

The key to harnessing this power may lie in a structure devised by physicist Freeman Dyson, known as the Dyson sphere. 

1960年代に 

In the 1960s, 

ダイソンは高度な惑星文明は 主星の周りに人工的な球体を設計し 

Dyson proposed that an advanced planetary civilization could engineer an artificial sphere around their main star, 

主星が発する全放射エネルギーを捉え エネルギー需要を満たすことが できるだろうと提言しました 

capturing all of its radiated energy to satisfy their needs. 

似ているけれど ずっと複雑な設計が 理論的にはブラックホールに適用できます 

A similar, though vastly more complicated design could theoretically be applied to black holes. 

エネルギー生産のために 

In order to produce energy, 

ブラックホールは 継続的に物質を吸い込む必要があるので 

black holes need to be continuously fed— 

球体で完全に覆うのは 好ましくないでしょう 

so we wouldn’t want to fully cover it with a sphere. 

仮にそうしても 

Even if we did, 

多くの超大質量ブラックホールの 両極から発射されるプラズマジェットは 

the plasma jets that shoot from the poles of many supermassive black holes 

どんな構造物も吹き飛ばして 粉々にしてしまうでしょう 

would blow any structure in their way to smithereens. 

その代わり ダイソンリングのようなものを 設計する方法もあるかもしれません 

So instead, we might design a sort of Dyson ring, 

それは遠隔操作による 巨大な捕集器でできています 

made of massive, remotely controlled collectors. 

それらはブラックホールを回る 周回軌道 ― 

They’d swarm in an orbit around a black hole, 

おそらくは 降着円盤のある平面上の ずっと遠い場所に近づくことでしょう 

perhaps on the plane of its accretion disk, but farther out. 

この装置は発電所に 回収したエネルギーを送るために 鏡のようなパネルを使用したり 貯蔵用のバッテリーを 使用したりできるでしよう 

These devices could use mirror-like panels to transmit the collected energy to a powerplant, or a battery for storage. 

この捕集器を ブラックホールから ちょうど良い距離に構築する必要があります 

We’d need to ensure that these collectors are built at just the right radius: 

近すぎると放射エネルギーで 溶かされてしまいます 

too close and they’d melt from the radiated energy. 

遠すぎると 利用可能なエネルギーの ごく一部しか回収できず 

Too far, and they’d only collect a tiny fraction of the available energy 

ブラックホールを周回している恒星の 影響を受ける可能性があります 

and might be disrupted by stars orbiting the black hole. 

完全なシステムを構築するためには 赤鉄鉱のような高反射性物質 地球数個分に加え 

We would likely need several Earths worth of highly reflective material like hematite to construct the full system— 

一群の建設ロボットを作るために 惑星を数個解体する必要があるでしょう 

plus a few more dismantled planets to make a legion of construction robots. 

ダイソンのリングが作られれば 技術的な最高傑作となり 

Once built, the Dyson ring would be a technological masterpiece, 

銀河の隅々にまで広がる文明に エネルギーを供給することができます 

powering a civilization spread across every arm of a galaxy. 

すべて荒唐無稽な憶測に 思えるかもしれませんが 

This all may seem like wild speculation. 

今でも 私たちはエネルギー危機にあり 

But even now, in our current energy crisis, 

地球の限られた資源の問題に直面しています 

we’re confronted by the limited resources of our planet. 

持続可能なエネルギーの新しい生産方法は 

New ways of sustainable energy production 

特に人類の種としての存続や 技術の進歩に向けての営みにおいて 常に必要とされるでしょう 

will always be needed, especially as humanity works towards the survival and technological progress of our species. 

もしかしたら これらの巨大な天体を 征服した文明が すでに存在しているのかもしれません 

Perhaps there’s already a civilization out there that has conquered these astronomical giants. 

ブラックホールから届く光が 周期的に暗くなることを観測することで 彼らの存在を見分けられるかもしれません 

We may even be able to tell by seeing the light from their black hole periodically dim

ダイソンリングの一部が途中を遮って 通過する際に暗くなるからです 

as pieces of the Dyson ring pass between us and them. 

あるいは この超構造体は理論の領域に 留まる運命なのかもしれません 

Or maybe these superstructures are fated to remain in the realm of theory. 

それを知りえるのは 時の経過 そして 私たちの科学的な創意工夫だけなのです 

Only time— and our scientific ingenuity— will tell. 

【TED-Ed】人間にやさしいミルク、地球にやさしいミルク

 

from: TED-Ed

あなたにとって最適なミルクは？

Which type of milk is best for you?

ミルクを買いにスーパーに行くと 

If you go to the store in search of milk, 

めまいがするほど 沢山の種類があります 

there are a dizzying number of products to choose from. 

牛乳はもちろんのこと 

There’s dairy milk, 

植物由来の製品もあります 

but also plant-based products. 

植物をミルクのようなものにするには 

To turn a plant into something resembling milk, 

ふやかして 水を切り 

it must be either soaked, drained, 

洗ってから 製粉して濃いペースト状にするか 

rinsed, and milled into a thick paste, 

乾燥させ 製粉して粉末にするかの どちらかになります 

or dried, and milled into flour. 

植物由来のペーストまたは粉末は ビタミンやミネラルで栄養価を高め 

The plant paste or flour is then fortified with vitamins and minerals, 

風味をつけ 水で薄めます 

flavoured, and diluted with water. 

その結果 非常に沢山の種類ができますが 

The result is a barrage of options 

どれも 動物性ミルクの 多くの特徴を持っています

that share many of the qualities of animal milk. 

 

さて 皆さんにとって どのミルクが最適でしょうか？ 

So which milk is actually best for you? 

人気があるミルクを いくつか検討してみましょう 

Let’s dive into some of the most popular milks: 

牛乳 アーモンドミルク 豆乳 オートミルクのどれでしょうか？ 

dairy, almond, soy, or oat? 

250ミリリットルの牛乳には 

A 250 ml glass of cow’s milk contains 

８グラムのタンパク質 

8 grams of protein, 

12グラムの炭水化物と 

12 grams of carbohydrates, 

２〜８グラムの脂肪が含まれています 

and 2 to 8 grams of fat 

スキム・低脂肪・全乳で 脂肪含有量が違うのです 

depending on if it’s skim, reduced fat, or whole. 

平均的な成人に必要とされる １日のタンパク質の約15％ 

That’s approximately 15% the daily protein an average adult needs, 

炭水化物の約10％ 

roughly 10% the carbohydrates 

脂肪分の２〜15%です 

and 2 to 15% the fat. 

ほとんどの植物由来のミルクは 牛乳に比べ 炭水化物が少ないのです 

Most plant-based milks have less carbohydrates than dairy milk. 

そして 脂肪分も少ないのですが 

They also have less fat, 

いわゆる「善玉脂肪」を多く含んでいます 

but more of what’s often called “good fats.” 

一方で 牛乳に含まれている 体に良い栄養素のビタミンDやカルシウムは 

Meanwhile, the healthy nutrients vitamin D and calcium found in dairy milk 

ほとんどの植物由来のミルクには 自然には含まれていません 

don’t occur naturally in most plant-based milks. 

植物由来のミルクを さらに詳しく見てみると 

Looking more closely at our plant-based milks, 

アーモンドミルクもオートミルクも 牛乳に比べ タンパク質の量が少ないのです 

both almond and oat are low in protein compared to dairy. 

アーモンドミルクが ４つの中で栄養価が最も低い一方 

But while almond milk has the least nutrients of the four, 

オートミルクには健康的な繊維である ベータグルカンが多く含まれており 

oat milk is full of beta-glucans, a healthy type of fibre. 

他の植物由来のミルクに比べ 炭水化物も多く 

It also has a lot of carbohydrates compared to other plant milks— 

牛乳と同じくらい 含まれていることもあります 

sometimes as much as dairy milk. 

一方で豆乳は 牛乳と同じぐらい タンパク質が含まれていて 

Soy milk, meanwhile, has as much protein as cow’s milk 

カリウムの宝庫でもあります 

and is also a great source of potassium. 

豆乳には イソフラボンが含まれていて 

Soybeans contain isoflavone, 

エストロゲンの機能を真似することで ホルモンバランスを崩しかねないと かつては考えられていました 

which people used to think might trigger hormonal imbalances by mimicking the function of estrogen. 

結局のところ 

But ultimately, 

豆乳にはイソフラボンが ほんのわずかしか含まれておらず 

soy milk contains very small amounts of isoflavones, 

エストロゲンに比べて 体に与える影響がずっと少ないのです 

which have a much weaker effect on our bodies than estrogen. 

個々の状況によって 

Depending on individual circumstances, 

これらのミルクのうち１つが 抜きん出る可能性があります 

one of these milks may be the clear winner: 

もし乳糖アレルギーであれば 

if you’re lactose intolerant, 

植物由来のミルクが適切であり 

then the plant-based milks pull ahead, 

もしナッツアレルギーであれば 

while if you’re allergic to nuts, 

アーモンドミルクは外しますよね 

almond milk is out. 

広範で多様な食料品の確保が 困難な人々にとって 

For people who don’t have access to a wide and varied diet, 

牛乳が これらの栄養素を 最も効果的に取り入れる役目を果たし得ます 

dairy milk can be the most efficient way to get these nutrients. 

他の条件が全て同じなら 

But all else being equal, 

４種類のどのミルクも 十分にバランスの取れた 食事の一部になる栄養素を備えています 

any one of these four milks is nutritious enough to be part of a balanced diet. 

よって 多くの人にとって 自分自身に最も適したミルクは 実は地球にも 最もやさしいのです 

That’s why for many people, the milk that’s best for you is actually the milk that’s best for the planet. 

さてどのミルクが 最も少ない資源で作られ 環境汚染が最も少ないのでしょうか？ 

So which uses the fewest resources and produces the least pollution? 

コップ１杯の牛乳を作るのに 約４平方キロの土地が必要で 

It takes almost 4 square kilometers to produce just one glass of cow’s milk, 

この土地の利用は 森林破壊と 動植物の生息地破壊につながります 

land use that drives deforestation and habitat destruction. 

ほとんどの土地は 牛の放牧に使われ 

Most of that is land the cows live on, 

一部は牛の飼料を栽培するのに使われます 

and some is used to grow their feed. 

多くの牛は 大豆とオーツ麦を食べます 

Many cows eat soy beans and oats. 

ミルク用のオーツ麦や大豆を育てる土地は 乳牛の飼育に比べ 少なくて済み 

It takes much less land to grow the oats or soybeans for milk than it does to feed a dairy cow— 

コップ一杯に必要な広さは たった0.25平方キロです 

only about a quarter square kilometer per glass. 

アーモンドミルクも 同じような土地利用です 

Almond milk has similar land use. 

土地がどこにあるかも重要で 

But where that land is also matters— 

大豆農場は 森林破壊の主な要因ですが 

soybean farms are a major driver of deforestation, 

オーツ麦とアーモンド農場は そうではありません 

while oat and almond farms aren’t. 

ミルクの生産には 全ての工程に水を使いますが 

Making milk uses water every step of the way, 

大きな違いがあるのは 飼育・栽培の段階です 

but it’s the farming stage where big differences emerge. 

牛乳が最も多くの水を使い 

Dairy milk uses the most water— 

コップ１杯で約120リットルで 

about 120 liters per glass, 

そのほとんどが 牛の飲用水と 飼料の栽培用です 

mostly to water cows and grow their food. 

２番目に多いのが アーモンドミルクで 

Almonds take second place, 

コップ１杯で 70リットル以上が必要です 

at more than 70 liters of water per glass. 

使用する水の殆どが アーモンドの木を育てるために使われますが 

Most of that water is used to grow almond trees, 

これは アーモンドが実るまで 何年も 水やりが必要だからです 

which take years of watering before they start producing almonds. 

アーモンドの木は 水を与え続けなれば 枯れてしまいますが 

The trees must be watered consistently, or they die, 

他の多くの作物は 農地を休ませても 後ほど 生産することができます 

while many other crops can be left fallow and still produce later. 

全体として 大豆とオーツ麦は 少量の水で済み 

All told, soy and oats require less water to grow: 

コップ１杯のミルクあたり おそよ5〜10リットルです

only about 5 to 10 liters per glass of milk. 

ミルクの生産は 温室効果ガスを いくらか排出します 

Milk production generates some greenhouse gas emissions— 

植物由来のミルクコップ１杯では およそ0.1〜0.2グラムですが 

about 0.1 to 0.2 kilograms per glass for the plant-based milks. 

牛乳の場合は 

But for dairy milk, 

牛自体も大量のメタンガスを ゲップやおならという形で排出します 

the cows themselves also produce emissions by burping and farting out large quantities of the gas methane. 

全体としては １杯の牛乳を作るために 500グラム以上の温室効果ガスを 排出することになります 

Overall, each glass of dairy milk contributes over half a kilogram of greenhouse gas emissions. 

皆さんの食生活に 何が必要かによって 

So while depending on your dietary needs, 

どのミルクが適しているかが決まりますが 

any one of these milks may be a good fit, 

地球環境にとっては 

in terms of the health of our planet 

植物由来のミルクを選ぶべき 確固たる理由があるのです 

there’s a strong case for choosing plant-based milks, 

特にオートミルクや豆乳が適しています 

particularly oat or soy milk. 

【TED-Ed】間違った思考に勝つ

 

from: TED-Ed

魔女狩りをはじめた間違った思考に勝てますか？

Can you outsmart the fallacy 

that started a witch hunt?

おお 魔女狩り 

Ah, a witch hunt. 

人間は絶え間無く理性を 探究しています

Humans are tireless in their pursuit of reason. 

「時は1950年 

"It’s 1950. 

ソビエトと中国の 共産主義政権からの脅威の下で 

Following threats from the communist governments of the Soviet Union and China,

米国の反共産主義の感情は 最高に高まっていました 

anti-communist sentiment in the United States is at an all-time high. 

ジョセフ・マッカーシー上院議員は 政府の政策に影響を与えている ― 205人の共産主義者の名簿を 持っていると訴えています」 

Senator Joseph McCarthy claims he has a list of 205 communists in the US who are influencing government policy." 

私はチャンネルを変えていませんよね？ 

Didn’t I just change the channel? 

ああ わかりました 

Ah, I see. 

これは違う魔女狩りのことですね 

It’s a different witch hunt. 

「上院はマッカーシーの訴えを 審議する委員会を設置しました 

"The senate forms a committee to investigate McCarthy’s claims. 

マッカーシーの最初の申し立ては 

McCarthy names his first case: 

それは弁護士 裁判官そして活動家でもある 有名人ドロシー・ケニオンに対するものです 

against prominent lawyer, judge, and activist Dorothy Kenyon. 

彼女を共産主義の活動の場となっている 28組織のメンバーであると告訴しています 

He accuses her of membership to 28 organizations that are communist fronts.

全国の新聞が急いで彼女の弁護を始め 

Newspapers around the country rush to her defense, 

彼女が声高に反共産主義を 唱えた記録を示します 

pointing out her vocally anti-communist record. 

上院はとにかく 公聴会を予定しており 

The senate committee schedules a hearing anyway, 

彼女には５日の準備期間しか ありません」 

 and she has just five days to prepare." 

これはひどいですね 

This is too much. 

もし政府が理性の力にならないならば 

If the government won’t be a voice of reason, 

わたしがならなければ 

I’ll have to. 

これならまあ似合っているね 

That’s better. 

立法府ともあろう方々が公聴会を行うことに 同意したことに驚いています 

I’m surprised you good legislators have agreed to move this hearing forward. 

あなたがたは無知から生じた ある種の議論の餌食になっています 

You’re falling prey to a type of argument from ignorance: 

それは 間違いと証明されていないが故に ある主張は正しいとする考え方です 

assuming that a claim is true because it hasn’t been proven false. 

この告訴は 上院議員マッカーシーが 合理的な証拠を示さずに 裁判官ケニオンを訴えたものですね 

The claim being Senator McCarthy’s accusations against Judge Kenyon, for which he provided no legitimate evidence. 

そうでしょう？ 

Is that right? 

私はそう思いました 

I thought so. 

彼女が関わっているとされる　 所謂 共産主義者組織の幾つかは 存在さえしていません 

Some of the so-called communist organizations he accused her of joining don’t even exist. 

間違いだと証明されていないことを理由に ある主張は真実だと決めてかかることは 他の多くの可能性を無視しています 

To assume a claim is true because it hasn’t been proven false ignores many other possibilities: 

まだ間違いが証明されていない可能性 

that it hasn’t been proven false yet, 

正しいか間違いか証明出来ない可能性 

that it can’t be proven true or false, 

完全には正しくないか 完全には 間違いではない可能性など 

or that it isn’t completely true or completely false, 

ほんの一例です

to name a few. 

これは有用な経験則を導き出します 

This leads to a handy rule of thumb: 

立証責任は訴える側にあるということです 

the burden of proof lies with the person making the claim. 

言い換えれば 

In other words, 

訴えるならば 証拠を提出するということです 

you make the claim, you supply the proof. 

もし 誰かがエイリアンは存在すると 言ったならば 

If someone told you aliens exist, 

あなたはエイリアンが存在しない証拠を 探し始めるでしょうか 

would you head off to find proof that they don’t exist? 

もちろん いいえですよね 

Of course not. 

あなたはUFOを見せてくれと その人に言うことでしょう 

You’d tell that person to show you the UFO. 

同じことが 確立したコンセンサスに反することを 誰かが訴えるときに適用されます 

The same applies when someone makes a claim that contradicts an established consensus. 

全ての入手可能な証拠が 人類が地球の気温上昇を 引き起こしていることを示していれば 

So when all the available evidence suggests that humans are causing an increase in global temperatures, 

立証責任は果たされています 

the burden of proof has been fulfilled— 

もし 同意しない場合 

if you disagree, 

そうでないことを 証明する責任が有ります 

it becomes your responsibility to prove otherwise. 

宜しいですか 

Right? 

先走りをしてしまいました 

Ah, I’ve gotten ahead of myself. 

私の言っていることの意味は すぐに解りますよ 

You’ll see what I mean soon enough. 

とにかく 法制度は建前として このルールを認めています 

Anyway, your legal system supposedly recognizes this rule— 

だから あなたがたはここで 一体何をしているのですか 

so what are you all doing here? 

「1950年7月17日の出来事です 

"It’s July 17th, 1950, 

上院の小委員会は正式にケニオンに対する 全ての告訴を却下しました」 

and the senate subcommittee has officially dismissed all charges against Kenyon." 

彼らはすべきことをしました

As they should! 

「1954年 上院は正式に マッカーシーを懲戒処分にしました」 

"It’s 1954, and the senate has formally disciplined McCarthy." 

時間が掛かりました 

Took them long enough! 

「彼は残りの任期は務めるでしょう 

"He will serve out the rest of his term, 

しかし ２度と公職に選出されることは ないでしょう 

but will never again be elected to a public office. 

なぜならば 彼が反共産主義を 広めた影響により 

Because of his widespread anti-communist influence, 

何百人もの人が投獄され 

hundreds of people have been incarcerated, 

何千人もの人々が職を失ったからです」 

and thousands have lost their jobs." 

ああ 共産主義者がしたことを見て下さい！ 

Ah! Look what the communists did!