2023年9月24日 (日)

『花びらの数は(ほぼ)フィボナッチ数』仮説の仕組み解明される!?

Humaniencefibonacci5500
フィボナッチ…ホントなのかな?…『はじめアルゴリズム5』の記事に
『NHKのヒューマニエンス(2022年11月15日放映)をご覧になられましたか?』というコメントがあり、私はその番組を見逃していたので、NHKオンデマンドで ヒューマニエンス 40億年のたくらみ「“数字”世界の秘密を読み解くチカラ」 を見てみました。
いただいたコメントでは[花びらの数]がフィボナッチ数列で表せることを肯定する内容に批判的でしたが、
私がこの番組を見た感想は…
お~!ついに『花びらの数は(ほぼ)フィボナッチ数』仮説の仕組み解明されたんだ~🎉🎊でした。

では、花びらの数がフィボナッチ数列になる仕組みの解説を番組の画像とともに引用させていただきます。


先ほどVTRでご紹介したフィボナッチ数列
この数列と花びらの数との関係にも最近新しい発見があったという
Humaniencefibonacci5515
なぜそれが花の中でフィボナッチ数になるかということは解けていなかった
フィボナッチ数になるということ自体は もうおそらく数百年前からみんな知っていたんですけど
実は昨年 本当の答えが出まして
細胞がですね本当にフィボナッチ数列の計算をしてるんですよ 恐ろしいことに
花というのは最初できるときにリング状に花の基ができるんですね
で、その時に リングの中に最初1個できるんです
で2個目は ちょっと横に移動するんです
で次は 大きい方の弧に新しいのができるんです
そうするとまた大きい方の弧ができますよね
Humaniencefibonacci5602
それともとの前回増えなかった方の弧に新しいのがはいるっていうルールにすると完全にフィボナッチ数列の計算になるんですよ
Humaniencefibonacci5609
だから細胞がフィボナッチ数列の計算を本当にやってたんです


さて、上記の画像の下には小さな文字で…
「Phyllotactic patterning of gerbera glower heads」 PNAS 2021 Vol.118 No.13 e2016304118
…とあります。これが出展元のようなので、それを🔍してみると…
ありました!
Phyllotactic patterning of gerbera flower heads|PNAS
PNASってどこ?
米国科学アカデミー紀要
ほ~ かなり権威ある機関紙に掲載されたのですね。
この論文 英語なのでGoogle先生に翻訳してもらいましょう。
このページを訳す
翻訳されたタイトルは「ガーベラの頭花の葉序パターン」
この論文、A4で20数ページにもなるので、要点をピックアップ…

parastichies(parastichy)が寄生虫と訳されているのが💧ですが、parastichyは植物学の用語で「斜列」なのかな?
お、Wikipediaにあったゾ!
葉序|Wkikipedia > 葉序の表現 に『斜列線(しゃれつせん、parastichy)』の説明があり、『一般的な螺旋葉序では両斜列の数は連続するフィボナッチ数列となり』という記述もありました。
「parastichy」で画像検索すると、お~ ちょっとゾクゾクしてしまう幾何学的な画像が色々出てくるよ! 特に惹かれるこれなんて…
Geometrical study of phyllotactic patterns by Bernoulli spiral lattices|WILEY Online Library
このページを訳す
ベルヌーイ螺旋格子による葉序パターンの幾何学的研究』👈葉序のパターンにはこんな幾何学があったのか~!!
そしてこの論文には…
『葉や他の器官などの植物要素は、葉序と呼ばれる体系的な配置を形成します (Jean 1994)。パイナップルの鱗片やヒマワリの頭花序の小花などの典型的な葉序パターンでは、発散角と呼ばれる2つの連続する植物要素間の角度と、parastichies と呼ばれる目に見える螺旋が密接に関係していることが知られています。黄金比 τ=(1+√5)/2 とフィボナッチ数列 1、1、2、3、5、8、13、...。まれに、ルーカス数列 1、3、4、7、11、18、... およびフィボナッチ様数列によって記述される葉序パターンが存在します。Jean の調査によると (1994)、フィボナッチ数列は約 92% で発生し、ルーカス数列は約 2% で発生し、他の数列はこれら2つの数列に比べて非常にまれに発生します。これは、ほとんどの植物が黄金比とフィボナッチ数列によって支配されることを意味しますが、これは種には依存しません。』👈お~言い切ってますよ!

※ところで、黄金比の記号はΦφ(ファイ)ですが、τ(タウ)が使われることもあるんですね。⇒「黄金比 記号 τ」

あ💧 元の論文から脱線してるので戻ります。
『私たちはガーベラのオーキシンレポーター系統を調べ、…これらのパターンがどのように発達するかを理解しました。重要なプロセスは、苞の初期のパターン形成であり、苞は特定の順序で出現し、後続の苞や小花の配置をガイドします。このプロセスは、結球成長中の器官形成帯の拡大と収縮によって制御され、モデル植物のシロイヌナズナやトマトで広く研究されている葉序パターン形成とは異なります。』ほ~ 葉序パターン形成とは異なるんですか。

『最も一般的なタイプの葉序である螺旋葉序は、藻類から被子植物に至る植物界全体で観察されます。その際立った特徴は、(contact) parastichies と呼ばれる左右巻きの螺旋状に器官が配置されていることです。生物学と数学の注目すべき交差点では、parastichies の数は通常、フィボナッチ数列の2つの連続する要素 1、2、3、5、8、13、21、34、55、... です。』👈生物学では葉序がフィボナッチ数であることは公認の事実のようですね。

『葉序の説明の背後にある独創的なアイデアは、以前に形成された原基から十分に離れた場所に新しい原基が出現するというホフマイスターによるものです。』
『ファン・イターソンは、追加された臓器のサイズと比較してこの格子の周囲が徐々に増加すると、parastichies の数がフィボナッチ数列に従って増加することを示しました。この観察は、葉序におけるフィボナッチ数の普及を説明する現在の理論の基礎となっています。』
『このプロセスを捕らえようとする以前の試みでは、連続する原基間の黄金発散角をアプリオリに仮定する必要がありました』👈そうそう「アプリオリ」な仮定のある理論は納得できないのよね。

『最初、容器は「裸」であり、目に見える原基はありません(ステージ I)。その後、最大13個の苞原基がほぼ同時に出現します*レセプタクルの縁付近(ステージ II)。』👈あら、ほぼ同時なの!?
『頭が成長するにつれて、後続の原基が先に開始された原基の間に挿入され、古い隣接する原基に対してわずかに内側に配置されます (ステージ III から V)。次に、パターンの前面が徐々にヘッドのリムから遠ざかり、目に見える parastichies を伴う格子が始まり (ステージ VI)、最終的には収縮して格子がヘッドの中心まで伸びます (ステージ VII から IX)。parastichies の数は、逆フィボナッチ数列に従い、個別のステップで減少します。中心付近では、パターンが混沌となります (ステージ IX)。頭部表面全体が原基によって消費されると、パターン前面と中央ゾーンが消失します。』
Pnas2016304118fig02
『発生順序の興味深い要素は、ステージ II で容器の縁に最大 13 個の原基がほぼ同時に出現することです。』 ですよね。
でもね、この辺からちょっと要約するのが難しくなって😅
👇この興味深い画像(図4)の説明は原文または翻訳をじっくりお読みください。
Pnas2016304118fig04
👆この図の ( I ) は、ヘッドリム上に生成されたイニシアの分布をシミュレートし、DR5 画像に重ね合わせたもの
このシミュレーションの動画(Movie S1)もありますので、原文または翻訳をご覧ください。
Movie S2 拡大する円盤上の苞と小花の原基のパターン形成のシミュレーション もあります。parastichies がこんな風にできるんだ~と分る動画ですので、こちらも是非ご覧ください。

『観察された 56 個のヘッドのうち 45 個のイニシア数はフィボナッチ数でした』ということで、だいたいフィボナッチ数になるけれど、全部完璧にフィボナッチ数になるわけではありません。細胞の活動の結果ですから、そんなもんなのでしょうね。

このモデル/シミュレーションは『フィボナッチ数列への準拠は、黄金比などの特定のパラメーター値に大きく依存しません。』ということで、これまでのフィボナッチ数/黄金比ありき(アプリオリ)ではない説明なんですね。

『parastichies のフィボナッチ数は、初期原基の広範囲の横方向変位速度に対して堅牢に出現しますが、最適値から逸脱すると葉序格子の欠陥が増加します。』👈だからヒマワリの種の並びがフィボナッチ数からちょっとズレることが多いのかな?

まだこの論文の半分にも達していません💧 が疲れてきたので後はざっと流します😅

Movie S7 リアルにモデル化された小花原基を備えたガーベラの頭部における葉序パターンのシミュレーション
Movie S6 ガーベラの葉序パターンの変形
Movie S5 成長する receptacle上のガーベラの穂の葉序パターンのシミュレーション(上面図)
Movie S4 成長する receptacle上のガーベラの穂の葉序パターンのシミュレーション(側面図)

この論文は長いですけど、👆これらの動画を見るだけなら時間はかかりません。
そして、図9 モデルの検証 で
Pnas2016304118fig09
予測位置と観察位置の比較がなされていますが、このモデルが観察結果とこれだけよく一致するのだから、このモデルは「ガーベラの頭花の葉序パターン」を良く説明できるモデルということができます。

ところで、これで植物全般に 花びらの数=フィボナッチ数 と言えるか?というと、
フィボナッチ数でない 菜の花(アブラナ)の「4」があります!
Nanohana170325
① リングの中に最初1個でき
② 2個目は ちょっと横に移動する
③ 次は 大きい方の弧に新しいのができる
このルールをちょっと変えて…
Nanohana
① リングの中に最初1個できる
② アブラナの場合、2個目は1個目のちょうど反対側にできる
③ 1個目と2個目の間の弧はどちらも同じ大きさなので、どちらの弧にも新しいのができる
これで、4枚の花びらができます!
問題は、このままだと、4枚→8枚→16枚→…と際限なく花びらの枚数が増えてしまいますので
「どこで止めるか?」です。
4枚のアブラナに限らず、5枚の梅や桜も「停止条件」はどうなっているのでしょうね?
まぁ、これは新たな研究課題ですね。もう既に解明されてたりする?

さらに、八重桜の花びらの枚数は?
Yaezakura170416j
Movie S4 成長する receptacle上のガーベラの穂の葉序パターンのシミュレーション(側面図)を見ていると、八重の花も説明できそうですね。



私は「花びらの数はフィボナッチ数」という説明には批判的でした。
それは「花びらの数はフィボナッチ数」という説明のほとんどがフィボナッチ数ありき(アプリオリ:前提又は与件として疑うべきでないこと)として説明されているからです。そして「なぜ?」の説明が無い。その「なぜ?」を解明しようとしていたのが、今回のヒューマニエンスに出演していた近藤滋さん
波紋と螺旋とフィボナッチ
『波紋と螺旋とフィボナッチ』
この本で近藤滋さんは『数学者(数学愛好家)の解説は、あんまり納得できない』と言っていて、生物屋の目から見た答え(仮説)を考察している。これを読んだ私は「お~!なるほど~!!この仮説はかなり納得できる。面白い(*゚o゚*)」と思っていたが、決定版ではなかった。
それが、NHKヒューマニエンスで紹介された Phyllotactic patterning of gerbera flower heads|PNAS で、花びらの数=フィボナッチ数となる仕組みが解明されたという! これはもう🎉🎊ですね😃
ところで「花びらの数がフィボナッチ数になる」ということは昔から(経験的に)知られていたのでしょうね。でも「なぜ?」は解明されていなかった。だからこれは『花びらの数は(ほぼ)フィボナッチ数』仮説だったのではないか?と思った。四色問題大陸移動説みたいに、証明/実証されるまでは仮説だった。
その『花びらの数は(ほぼ)フィボナッチ数』仮説に納得のいく説明が与えられたのはミレニアム問題が解決された!みたいな感動ですね🎉🎊😃
しかも『細胞がフィボナッチ数列の計算を本当にやってた』というオチ😃
※『計算する宇宙』という考え方もあるから、細胞が計算していても驚かないけど🌿


※関連記事
2013/03/06 NHK 美の壺・選「貝殻」で「オウムガイの螺旋に黄金比」←それ間違ってるてば~
2016/02/24 『波紋と螺旋とフィボナッチ』…すべての植物をフィボナッチの呪いから救い出す…近藤滋著
2019/01/13 フィボナッチ…ホントなのかな?…『はじめアルゴリズム5』
2022/06/04 お手元にある黄金比

2023年5月27日 (土)

『マントルは赤じゃなくて緑色』ということを伝えたくて、ミネラルフェアで【かんらん石:ペリドット】を買ってきた

Pedidot230526b
みなさん、地球の構造を学校で勉強したの覚えてる?
一番外側に「地殻」その下に「マントル」があって、中心には「核」がある。っていう地球の断面図をみたことある?
その地球の断面図のマントルの色「赤」だったんじゃない?
こんな風に👇JOGMEC地熱資源情報より
Earthjogmec
マントル対流」があるから、マグマのようにどろどろに融けた「赤」をイメージするのでしょうが、マントルは固体です。固体でも長~いタイムスケールで見ると液体のように対流している。そして、マントルは「かんらん岩」でできています。かんらん岩を構成する主な鉱物は「かんらん石」で、透き通った緑色。だから、地球を輪切りにして見ることができたら、マントルの色は「赤」じゃなくて「緑色」なんです!

「地球 内部構造」で画像検索すると、マントルが赤く描かれているのが多いですけど、緑色で描かれているのもいくつかありますね。
例えば👇JAMSTECプレスリリースより
Earthjamstec
👆マントル全体が緑色でなく、上部マントルマントル遷移層が緑で、下部マントルが緑色でないのは『下部マントルは高い圧力のためかんらん岩がより緻密な構造に変わっている』ためのようです。👈そういう細かいことははしょって、マントルが緑色だということを分りやすく説明しているのが👇こちらの記事です。
Earthjamstec2
マントルは、溶岩ではなく、宝石。|JAMSTEC BASE
私は👆この記事に感動して、👇こんなツイートしてる🙂


で、未だにミネラルフェアで買ったペリドットが見つからない💧が、今年の夏に「マントルはキレイな緑色なんだよ~」とお話する機会があるかもしれないので、
👇ペリドットを少し多めに買ってきた😃
Pedidot230526a
買ってきたペリドットをプラカップに入れ
Pedidot230526d
マクロ撮影すると…
Pedidot230526e
お~✨緑色キラキラ✨綺麗だね~😊
このペリドットの小石をカットすると、宝石になるんだよ~💎ということも説明するために
👇ペリドットのルースも買ってきた
Pedidot230526f
ペリドットのルースは数ミリのもので1万円超だったりするのですが、ミネラルフェアの全ブースくまなく見て回れば… 1,000円/4個、500円/1個とかあるので 👈お話のタネにはこれで十分です😊




※関連リンク
「地球 内部構造」で画像検索して、マントルが緑色で描かれている記事の中からピックアップ…
世界で初めて地球中心の超高圧高温状態を実験室内で実現~地球内部のあらゆる物質が人工合成可能に~|JAMSTECプレスリリース
世界初!地球中心部の超高圧高温状態を実現 ~ようやく手が届いた地球コア~|SPring-8 Web Site
地球内部の構造|Welcome to OKI's Website
地球の構造のこと|おばさん爆走中-地学教育編 👈この「おばさん」どなたなのでしょう?
地球の液体外核の炭素量に制約-超高圧高温下で液体鉄炭素合金の音波速度を測定-|理化学研究所プレスリリース
地球深部の水の循環を担う鉱物の性質解明|東工大ニュース|東京工業大学
地球のマントルは化学組成の異なる2層構造だった! — 地球科学の定説覆す —|SPring-8 プレスリリース


カンラン石|Wikipedia を読んで知った…
日本では年間 2,000 ktもの鉱業用のカンラン石が産出されているんですか! どこで?
北海道の日高山脈か~
アポイのかんらん岩はとても新鮮|アポイ岳ジオパーク
日高三岩かんらん岩|株式会社ハタナカ昭和


橄欖(かんらん)岩|島根半島・宍道湖中海ジオパーク で知った…
『英語名は植物のオリーブに似た緑色をしていることからオリビン(olivine)とつけられましたが、オリーブの木を日本語に訳する時に中国原産の常緑樹である「橄欖(かんらん)」と取り違えて命名されてしまいました。』 あらら😅
『「橄欖」の漢字が難しいので、普通はカンラン岩あるいはかんらん岩と書かれることが多いです。』 ん、ん、
橄欖 👈書けないよね~💧


※関連記事
2012/08/18 リソスフェア/アセノスフェア/メソスフェア
Chigaku13_3

2012/08/26 プレートテクトニクス/ホットスポット
Chigaku14

2014/12/04 はやぶさ2の目標天体 1999 JU3 は炭素質コンドライト⇒宇宙エレベーター建設の下調べ?
Sumi2206k

2022年6月 4日 (土)

お手元にある黄金比

Otemoto00
〇〇には黄金比がある。黄金比があるから美しい! と言われてますが~
パルテノン神殿にも、ミロのヴィーナスにも、モナリザにも、Appleのロゴにも、黄金比はありません。たまたま黄金比に近い比率になっていたのを後世の人々が「こじつけた」だけです💧
また、黄金比と密接な関係をもつフィボナッチ数列は、植物の花びらの枚数や、ヒマワリの種の並びや、松ぼっくりの鱗片の並びや、オウムガイの殻の螺旋など、自然界の色々なところにフィボナッチ数=黄金比があるんだよ~ と言われていますが、これらも「それに近い」というだけで、フィボナッチ数=黄金比にはなっていません。自分で観察してみれば反例はすぐに見つかります。

…というように、どれも黄金比ではなかった💧 これぞ黄金比!という「物」は無いのかな~? と思っていたら…
意外と身近なところに黄金比があった!
それも私の手元に…
Otemoto01
箸袋を↓こういう風に結んだことありません?
Otemoto02
箸袋の端をさらに裏側に折って隠すと…
Otemoto03
↑これが「正五角形」なんです!
そして、正五角形の1辺の長さと、対角線の長さの比は…
Otemoto04
1:φ の黄金比なのです!

ということで『おてもとにある黄金比』😊

自然界の中では なかなか黄金比を見つけられなかったのですが、「おてもと」に黄金比があったのか~😅
と、ここで終わりにすると、詰めが甘いと言われてしまいます。
箸袋を結んでできる五角形は正五角形か? ←これを数学的に証明しなければなりません!
できたら、あなたも考えてみてね。
私はさっさと🔍してしまいましたが😅

箸袋で作った図形は正五角形か?|tsujimotterのノートブック
この記事の「おわりに」次のように記されています。
『というわけで、箸袋で作った図形で正五角形であることが示されました。これで自信を持って「正五角形だ」と言い切れるようになりましたね!』はい、ありがとうございます!
『もっとスマートな方法はあるかもしれません。しかしながら、こういうのはどんな泥臭い方法であっても、自分で証明できたという事実が大事だったりします。』←ですよね~💦



※🔍していて見つけた「へ~ そうだったの」なページ(備忘録)
フィボナッチ数列の7つの性質(一般項・黄金比・互いに素)|高校数学の美しい物語

「黄金比 美しい」で画像検索したら、面白いツイートを見つけました!
九州って結構美しい形してるよな〜〜って思ってたけど、やっぱりそうだった(驚愕)
👆このツイートをブログに埋め込むと画像全体が表示されず、ツイートの意図が伝わらないので、
👇画像だけ引用させていただきます。
Crpuojgumaeqtua

この例から、九州はモナリザAppleロゴと同じように美しい!と言えるってことかな?
日常の中に黄金比に近い(こじつけられる)美は色々潜んでいますので、あなたも新たな黄金比の美を見つけ出したら、ネタになりますよ😅

この記事を書いていて、どうでもいいこと思いついた!
「おみくじ 結び方」で検索すると色々蘊蓄出てきますが、それより「きっちり、かっちり、正五角形」に結び、これを「黄金結び」とすれば、何か気運も上向く気がしない?😅


※関連記事
2012/07/07 オウムガイの螺旋に黄金比… はなかった~!
2012/07/08 パルテノン神殿に黄金比はない!
2014/06/20 アップル レインボーカラー ロゴ(Apple Computer rainbow logo)シール
2016/02/24 『波紋と螺旋とフィボナッチ』…すべての植物をフィボナッチの呪いから救い出す…近藤滋著
2019/01/13 フィボナッチ…ホントなのかな?…『はじめアルゴリズム5』
2023/09/24 『花びらの数は(ほぼ)フィボナッチ数』仮説の仕組み解明される!?

2022年3月11日 (金)

春の野川の淀みに浮かぶ油膜のようなものは【鉄バクテリア】

野川を散歩していたら、野川が瀬切れしていて、流れの無い水面に油膜のようなものが浮いていた。
Ironbacteria220311a
あ~これは、このまえTwitterで知った#鉄バクテリアですね!
これが沈殿して赤錆みたいになったのないかな? と付近を見回すと… ありました!
Ironbacteria220311b2

「油膜のようなもの」が「鉄バクテリア」だと知ったあとで、それを撮影できたので、ちょっと🔍してみましょうか。

「鉄バクテリア」で検索すると、トップに出てきたこちらのページが分りやすかったです。
河川が赤い、油のようなものが浮いている? ~正体は鉄の酸化皮膜かもしれません~|大分市
検索結果の定番のWikipediaは…
鉄バクテリア - Wikipedia
こんだけ~💧
英語版Wikipediaと記述量がかなり違いますね~
Iron-oxidizing bacteria - Wikipediaこのページを訳す
でも、👆これを全部読む気力はないので、もっと分りやすく、かつ 鉄バクテリアにおける化学反応も図解されている👇こちらのページがちょうどいい🙂
鉄バクテリア - 京都市青少年科学センター
このページの中に『春の田んぼや山の中の池などで…』と書かれているように、鉄バクテリアの生成物は春に見られるらしい。私が見たのも春だし。

そこで「鉄バクテリア 春」で検索すると…
すごいぞ!鉄バクテリア!!! - YNWC的な日常
このブログ記事の中に『尾瀬で「あかしぼ(赤渋/赤芝)」と呼ばれている現象もこれかっ!!!』と書かれていた。
「尾瀬 あかしぼ」で検索して…
尾瀬の赤い雪 厳冬を生き抜くミクロの命|NHK 動画で見るニッポンみちしる
『雪解けのころに現れる不思議な光景があります。年に一度、ほんの数日だけ現れる現象「アカシボ」とは?』
3:30の動画ですが、1:00のところで池の氷が一斉に割れる瞬間は「お~!」
そして、そのあと… 白い雪原が徐々に赤く変わっていく映像も感動ものです。
遥かな尾瀬の水環境史-湿原環境モニタリングと将来-野原精一 生物・生態系環境研究センター|国立環境研究所
このPDFの8~9ページに『(赤雪)アカシボの正体は?』が示されています。
あ、8ページの鉄バクテリアの画像は、尾瀬の赤い雪|NHK 動画で見るニッポンみちしるの2:14~の映像と同じですね。ということは、この動画のソースは国立環境研究所なのね。

ところで、尾瀬という大湿原で毎年、毎年、何万年も、鉄バクテリアの生成物が沈殿したら…
それがやがて鉄鉱床になる!かもね😃
鉄バクテリア - Wikipedia の記述は「こんだけ~💧」だったんですが、一点とっても惹かれる記述が…
『世界の大規模な褐鉄鉱による鉄鉱床は、長年にわたる鉄バクテリアの活動により生成されたものが多い。』
お~これは地球ロマンだね~😊
でも、この記述は[要出典]だね。
「鉄バクテリア 鉄鉱床」で検索すると、鉄バクテリアではなく「シアノバクテリア」によるものばかりだ。
鉄バクテリアの活動により生成された大規模な鉄鉱床がどこにあるのか?は探し出せなかったので、
「鉄バクテリア 褐鉄鉱」で検索したら…
古代・褐鉄鉱製錬(製鉄)の可能性|異説・たたら製鉄と日本刀
この中に「ベンガラ」が出てきた。ベンガラって、赤い顔料だったよね?
へ~!インドのベンガル地方で良質のものが取られから「ベンガラ」なんですか。
ところで、お寺や神社の朱塗りはベンガラじゃなかったっけ?
「ベンガラ 寺 神社 朱塗り」で検索すると、そのようですね。

は~「鉄バクテリア」を🔍していて、寺社の朱塗りの「ベンガラ」まで来てしまったので、そろそろおしまい😅



※🔍していて見つけたもの備忘録
夢通信『粘土から鉄を作る』衣川製鎖工業株式会社
「高師小僧」

※野川の瀬切れ
「瀬切れ」とは『河川の流量が少ない渇水時に、水が河床の砂礫内を流れてしまい、表面に水が流れていない状態』です。
冬の関東地方は降水量が少なく、野川の水量が徐々に減り、春先に瀬切れしてしまうことがあります。
Nogawasegire220311a
瀬切れの途中途中に残された水溜りには水の流れがありませんから、鉄バクテリアが油膜のように水面に浮かび、鉄バクテリアの生成物の赤錆が沈殿したのでしょう。普通に水が流れていたら、鉄バクテリアも流されちゃいますからね💧
Ironbacteria220311b

2022年2月28日 (月)

「進化」のイメージ画像…「進化」という言葉は誤用されていること甚だしいので

「進化」のイメージ
Tsd23b

「進化」という言葉の使われ方、往々にして間違って使われてるよね~💧
ダーウィンの『種の起源』で進化を意味する言葉は“descent with modification”(変化を伴なう由来)だったのだが、この言葉は広まらず、“evolution”が使われるようになりました。
そして、“evolution”が「進化」と訳されると、『種の起源』でダーウィンが伝えようとしていたこととは異なる「進化」という言葉のイメージができてしまい… 誤用されていること甚だしい😤
「進化」とは「優れたものになること」ではありません。多様化することです。
三角形ではなく逆三角形。ピラミッド型ではなく扇形(末広がり)です。

※参考リンク
evolutionの意味|静岡産業大学 リレーエッセイ 大堀兼男教授(生命科学)
"進化"という訳語の成立|静岡産業大学 リレーエッセイ 大堀兼男教授(生命科学)

そうだ、ポケモンが進化するのも影響が大きいよね💧
よい子のみんなが最初に知る「進化」が 理科じゃなくて、ポケモンだから😅


2021/12/18に実施された 大和市 冬のおもしろ科学館『タカラガイのストラップを作って知る生物多様性』のスライドを、実施から2ヵ月半経って、やっとブログに書いてる自分に反省しつつ💧
25枚ものスライドを全部お話してる時間はないので、たいてい途中で時間切れ…
一番お話したかった23枚目のスライドが、9回実施した中で3回しかお話できてないので、ここに改めて掲示してます😅



※関連記事
2014/09/23 「進化」とは「優れたものになること」ではありません。多様化することです。
2015/07/31 貝/ウニ/人間 近いのはどれとどれ?
2015/08/31 『系統樹をさかのぼって見えてくる進化の歴史』 面白かった~
2016/01/25 国立科学博物館「地球館」1階の『系統広場』で学ぶ「進化」と「生物多様性」
2019/05/16 「不老不死になったら進化は止まり、次の環境の変化に対応できず絶滅する。」…ドラマ「インハンド」の名言

2020/12/05 大和市 冬のおもしろ科学館『アンモナイトの化石のレプリカ作り』のスライド
Afr00

2021/12/18 大和市 冬のおもしろ科学館『タカラガイのストラップを作って知る生物多様性』のスライドTsd211218

2022年1月22日 (土)

光は1秒間に地球を7周半回りません。約30万km直進します。と、チコちゃんに教えてあげなくちゃ

2022/01/22放送のNHK『チコちゃんに𠮟られる!』で出てきた質問の一つが
1mはなんの長さ?
ほぉ、そこきましたか!
北極から赤道までの子午線の長さの1,000万分の1」をどう説明するのだろう?と楽しみに見ていたら、チコちゃんの答えは…
1mは2億9,979万2,458分の1秒の間に 光が真空中を伝わる長さ~』でした😃
おぉ、そっち(科学的な定義)からきましたか。
そして、その説明の画面が👇
Chiko220121a
この1メートルの説明の前に出てきた光の速度の画面が👇
Chiko220121c
ここで、東京から出た光が地球を7周半回るアニメーションとともに
『光は秒速およそ30万km 1秒間に地球をおよそ7周半進みます。』というナレーションが流れるのだが
突っ込みを入れたいのはココ👆
光は1秒間に地球を7周半回りません。約30万km直進します
地球の周りをグルグル回るアニメーションで示したら、良い子のみんなが光が地球の周りをグルグル回ると思ってしまうじゃないか~💧

「光の速さ 30万km」で検索すると… 約 11,600,000 件
「光は1秒間に地球を7周半」で検索すると… 約 10,500,000 件
光の速さを「1秒間に地球を7周半」と説明している日本人のなんと多いことでしょう😅
だいたい「地球7周半」と言っても、相手が地球1周の長さを知らないと「すごーく早いんだね」ぐらいしか伝わらないし💧
光の速さを説明するときは「30万km/s」も伝えてね。チコちゃんは伝えてましたけど。
でも地球をグルグル回る図を出しちゃうと、光の直進という重要な性質が伝わらないからね。

詳しく教えてくださったのは、産業技術総合研究所 長さ標準研究グループ長の平井亜紀子さんで、そこでは👇
Chiko220121m
『2億9,979万2,458分の1秒の間に 光が真空中を伝わる長さ』と説明しているのですが、ここで光の速さ「30万km/s」を分りやすいスケール感で伝えようとすると「地球7周半」になって、TVだからそれを画像で伝えようとすると、地球の周りをグルグル回るアニメーションになっちゃうのよね💧

ん~ 光の速さのスケール感を「地球7周半」ではなく、直線距離で示すにはどうする?
地球と月の距離が約38万kmなので、地球から月に向けて光を放ち、1秒後の光の位置を矢印で示せば良いんじゃないかと思うんですけどね~👇こんな風に
Earthmoonlightspeed
でも、38万kmの距離を隔てた地球(直径:12,742km)と月(直径:3,474km)を、そのまんまのスケールで描くと、地球と月が小さすぎて💧
そこで、地球と月をもっと大きく描くと…
Earthmoonlightspeed3
👆これだと、光の速さが地球を4つ並べたくらいになってしまって「地球7周半」と合わないので💧
やっぱ👇このスケールですかね。
Earthmoonlightspeed2
今度は光の矢印を、地球1周の長さの矢印7つと半分に分けてみた😅
まぁ、とにかく光は直進するからね。地球の周りをグルグルの図で説明しないでね。チコちゃん

※関連記事
2013/10/02 地球と月の距離と大きさのスケール感
2014/06/21 虹は七色ではない(無限です)赤紫はスペクトル上にはない 👈この記事で『あ~そうだ、「光は1秒間に地球を7周半回らない(直進します)」という話も書いておきたいのだが… そのうち・・・』と書いていて、8年後にやっと書いた😅


あ、『1mは2億9,979万2,458分の1秒の間に 光が真空中を伝わる長さ~』と説明されると、
じゃぁ、1秒って何? って思いません?
「1秒」で検索して、チコちゃん風に答えると
『1秒はセシウム133原子が電磁波を91億9,263万1,770回放射する時間間隔~』です😃



※チコちゃんの記事
2018/12/24 クリスマス・イブは「クリスマス当日の夜」って知ってた?…チコちゃんに叱られた!
2019/06/16 チコちゃんに質問…何で虹は上が赤で下が青なの?
2020/07/18 10メートルのストローでジュースを飲めるか?(大)実験!
2020/09/11 『指ハブの数式』…チコちゃんに叱られる!休憩中

2020年11月12日 (木)

ネオジム磁石はすごいゾ!【ガウス加速器】

ガウス加速器とは、レールの上にネオジム磁石を置いて、それに鉄球を4個ほどくっつけて、
ガウス加速器
反対側から1個の鉄球を そ~っと転がすと…
Ga02a
先頭の鉄球が目にもとまらぬ速さで飛び出したーーぁ!😲
え! なんで? どうして?
という実験なのですが、動画で見なけりゃその速さ・面白さが伝わらないので、
↓動画をご覧ください。

ガウス加速器(Gauss Accelerator) 0:30~解説

以下、ガウス加速器の なんで? どうして? の解説です。

こういうの見たことある?
Ga04
5個の鉄球が糸でつるされていて、端の鉄球を1個つまんで指を離すと、4個並んだ鉄球の反対側の1個が飛び出す。鉄球は振り子になっているから、飛び出した鉄球は戻って来て4個の鉄球の列をたたく。するとまたその反対側の1個の鉄球が飛び出し… この動きを カチカチカチカチ・・・と繰り返す。
「カチカチボール」とも呼ばれるこの科学おもちゃは、
「ニュートンのゆりかご」という名前があります。
鉄球の列に1個の鉄球をぶつけると、反対側から1個の鉄球が同じ速度で飛び出す。というのが『運動量保存の法則』を示すのに適しているので、ニュートンにちなんで『ニュートンのゆりかご Newton's cradle』です。でも、運動量保存の法則 - Wikipedia によりますと…『現在の形の運動量とその保存則を導いたのはホイヘンスである』とのこと😅

ニュートンのゆりかごはカチカチしていると雑念が払われる癒し系インテリアグッズでもあるのですが、小さなものはカチカチが数秒間しか続きません💧 もっと長い間カチカチするのを見たい場合は、振り子の長いのがお薦めです。

カスタマーレビューには『1分程度続きます』とありますね。

Wikipediaには『世界最大のニュートンのゆりかご』について書かれており、それを探してみたら…
↓これのようです。
GIANT Newton's Cradle with Bowling Balls

↓こんなのも見つけた。女の子がボーリングのボールでニュートンのゆりかごを作ってるよ~!
Super Sized Science

ボーリングボールのカチカチボールはすぐにカチカチが終わっちゃいますね。それは、ボーリングボールは(鉄球より)柔らかいからです。
衝突 - Wikipediaより…『反発係数 e = 1であれば運動エネルギーが保存される完全弾性衝突であるといわれる。完全弾性衝突ではない場合、運動エネルギーは部分的に熱エネルギーなどに変換され、散逸する。』カチカチという音は、運動エネルギーが散逸している一部なんですね~

↓ほぉ!こんな動きもするのか!
Amazing Demonstration Of A Giant Newton's Cradle!

↑このニュートンのゆりかごは、いろいろ見た中では最高の出来ですね。
注目してほしいのは、鉄球と鉄球が接しておらず、僅かな隙間があるってこと。
ニュートンのゆりかごの球の間に隙間が必要な理由は↓
ニュートンのゆりかごの秘密を証明しました【Newton's cradle】【実験】 / 米村でんじろう[公式]/science experiments

あ~すみません。「ガウス加速器」の話がだいぶ脇道に逸れてますね💧

ガウス加速器実験
ガウス加速器の実験をするときは、まずはレールの上に鉄球を並べて、転がして「運動量保存の法則」を確認しておきましょう。
Ga05

その後で、ネオジム磁石に鉄球をくっつけて並べ、反対側から1個の鉄球を そ~っと転がすと…
「運動量保存の法則」破れたり!って、ちょっと思っちゃったりするけど、そんなことはありません。
この実験では勢いよく飛び出した鉄球の方に目が行ってしまいますが、飛び出さなかった方も観察しましょう。
ネオジム磁石の位置に印をつけ、1個の鉄球をそーっと転がし、反対側の先頭の1個が飛び出していった~
一方…
Ga08
残ったネオジム磁石と鉄球は後ろに下がっています。
なんとなく、飛び出した1個と、後ろに下がった5個が釣り合ってる気がするね?
そこで、ネオジム磁石にくっつけておく鉄球の数を4個→3個→2個→1個と減らしていくと…
Ga09
なんか規則性が見えますね。
そして、ネオジム磁石にくっつけた鉄球が1個の場合は飛び出さないのです!
Ga10
それはなぜ?

ガウス加速器のスピード計測
もっとガウス加速器のことを探るために、飛び出す鉄球のスピードを測ってみましょう。
BeeSPIvでスピードを測ってみました。
Ga11

※BeeSPI(ビースピ)の「ビー」って、ビー玉?
「BeeSPI ビー玉」で検索すると…
理科とか苦手で ビースピの赤外線を見てみよう によりますと…『ビーダマンおもちゃが発射したビー玉やチョロQの速度測定用として売られていたもの』だそうです。

ネオジム磁石にくっつけた鉄球の数を1個~7個と変えて、飛び出した鉄球の速度を測った結果…
Ga12
鉄球の数が増えると速度も上がっていくのですが、鉄球の数が6個以上で頭打ち。
鉄球の数が7個ぐらいになると、もはや先頭の鉄球は磁石に引き寄せられていませんでした。
この結果から考えられるガウス加速器の仕組みは…

ガウス加速器の仕組み ↓たぶんこんな感じ
Gaussacceleratorp
Wikipediaに「ガウス加速器」ありました。
Ga13wikipedia
やはり「磁場のポテンシャルエネルギー」で説明してますね。
ところで『3個以上の鉄球を順に並べたものをレール上に並べ、』と書かれてますね。でも、これまで見てきたように「2個以上の鉄球」なら飛び出します。※2020/11/14 Wikipediaの記載を「2個以上の鉄球」に変更しておきました。

▼もっと加速するには?
2段加速、3段加速…すれば もっと早くなります。
Ga14
これは、ロケットが2段式、3段式なのと似てますね。

では、段数を増やせばいくらでも早くなる?
映画ガリレオ『容疑者Xの献身』冒頭にガウス加速器で沖に浮かぶクルーザを破壊するシーンが出てきたのだが、これを見たとき「そんなことできないだろ~! 監修の〇〇先生 ダメじゃん💧」っと心の中でツッコミを入れてた私😅
ガウス加速器を何段も連ねて加速すると、加速した鉄球でネオジム磁石が割れます。磁石は材料を高温で焼き固めて作る(これを焼結という)ので、まぁ焼き物と同じで割れます。(私はネオジム磁石が割れるまでの多段加速はしたことないけど、そのうち実験して割ってみようかな。ネオジム磁石も100均で入手しやすくなってるし)



考えるカラスの『蒼井優の考える練習』で「磁石と鉄の玉」=ガウス加速器 やってたんですね!
NHK for School 考えるカラス~科学の考え方~ #19

※関連記事
2004/08/29 新町文化センターマックカーニバル「ガウス加速器」
あ~そうだ。このとき作ったガウス加速器の実験結果記入シートどこやったっけ?
見つからないから(2段、3段加速パターンも加えて)作り直しました。夏休みの自由研究にどうぞ。
Ga15
2012/04/01 四色問題の証明は美しくない? ←映画 ガリレオ『容疑者Xの献身』の話
2015/08/02 ネオジム磁石で4つの実験が出来るキット…博物ふぇすてぃばる!2015
2018/04/26 RikaTan 2018年6月号…観察・実験・ものづくり『ネオジム磁石はすごいゾ!』
2020/10/31 ネオジム磁石はすごいゾ!…発見工房クリエイト(オンライン)実験教室

2020年9月20日 (日)

575でカガク!お題は「反物質」で、答えは『ウロボロス』『ソーダ―水』

NHK Eテレの 575でカガク!は、最先端の科学を575で表してしまおうという、たいへん野心的な番組です。そして見てたら… MCの夏井いつき(俳人)が、なかなかイイ味出してて楽しいです😃

2020/09/20放送のお題は「反物質」!
で、「反物質」を575でどう詠んだか・・・

箱眼鏡ウロボロスの尾追いかけて
575dekagakuouroboros
まぁ「ウロボロス」なんて知ってる人は多くないでしょうし、知ってても反物質とどう関係するのかを知る人は少ないでしょうから、夏井いつきさんも「ウロボロス系がいっぱい来ちゃったんですけど、何か心当たりある?」となる。
そこを高エネルギー加速器研究機構(KEK)後田裕(うしろだゆたか)教授がフォローするという流れ。
575dekagakuouroborosep
私は指ハブで「ウロボロスの蛇~(^o^)」とかやってるんで知ってますけど。
Ouroboros
ウロボロスの蛇については、「ウロボロスの蛇 物理」で検索すると出てくるこちらの記事などをご覧ください。
素粒子から宇宙を見る - 高エネルギー加速器研究機構 ~ 佐藤勝彦教授インタビュー ~
しまった💦 ウロボロスの蛇 知ってるよ~ と、ちゃんと読んでなかった。
『素粒子の研究を進める事によって宇宙の全体の構造がわかる、という関係を、古代神話に出てくる「ウロボロスの蛇」になぞらえた。』のはノーベル物理学賞受賞のグラショーだったんですね。知らなかった💧

え~ 575でカガク!に戻りまして、もう一句

愛すればこそ憎しみもソーダ―水
575dekagakusodawater
なぜ「ソーダ―水」なのか!?
後田先生の解説…
575dekagakusodawater2
「液面があって、上にあると粒子(物質) 下に気泡としてあるのが反粒子(反物質)」
夏井「でも、耕造さんは夏のデートの時にソーダ―水彼女と飲んだんだって、その程度ですよ~これはあなた~」
後田「いや、たまたま思いつきませんって。電話してはダメなんですか?」
夏井「電話してみようか。かけてみようぜ。ね、絶対分かってないよ、先生みたいに」
…俳句に込めた意図を作者に電話確認…
夏井「わたくし俳句をやっております夏井いつきと申しまして」
耕造「はい はい はい はい」…耕造さんの反応が面白いが、そこは省略して…
夏井「耕造さんのね“愛すればこそ憎しみもソーダ―水”というやつがね、今物議を醸しておりまして~」
…耕造さんの俳句の意図説明…
夏井「え~!聞きました先生これ」
後田「聞きました。すごいですね」
耕造「ソーダ―水をもってきたのにはやっぱ理由があったんです」
夏井「失礼しました。今、横で後田先生が“そーらみろ!”って、そんな表情をなさってます」

このように俳人と科学者の間で『物議を醸す』ところが、575でカガク!の一番おもしろいところですね😃

※ところで、この記事のタイトルを『575でカガク!お題は…』としましたが、俳句では「お題」じゃなくて「兼題」(けんだい)なんですね~。そんな言葉知らなかったもん😅

575でカガク!よくあるご質問に、これまでの放送の俳句作品/特選句紹介が出ています。
これまでの兼題は、
2018年「ニュートリノ」「チバニアン
2019年「はやぶさ2」「恐竜」
2020年「反物質」
そして、9/27(日)23:00~「ミトコンドリア」が放送されます! 私は録画予約しました✌

そうだ、私も一句詠んでみよう…

にミトコンドリアイブ辿る

句の中に「ミトコンドリア」を入れると、575の7のところにしか入らない💧
ミトコンドリアを入れずに詠まなくては。。。



※関連記事
2017/01/07 巨大科学萌え~!
Kek090419b

そうだ、後田先生が来ていたTシャツが…
575dekagakuouroborosbelle
Belle測定器Tシャツだ~!
いいな~それ😊 欲しい~
あ~!クラウドファンディングのリターンにあったよ!
素粒子実験の未来を担う研究者を育てたい!|academist
『Belle2実験グループTシャツ(非売品)』
2017年のプロジェクトだったのか。。。
academistのプロジェクトも要チェックですね~

2020年8月18日 (火)

高い木の葉まで水を運ぶしくみ… 浸透圧(根圧、蒸散)と凝集力

早朝、野川を散策していて、この葉っぱに気づいた。
Josan200813a
お~! 葉っぱの表面に毛が生えてるね~
何ていう植物?
あ! それより、葉っぱの上に~もわもわ~っと朝日に揺らめく霧が見える~(*゚o゚*)
ほら ↓この水色の点線で囲ったとこ!
Josan200813b2
これってさ~『蒸散』によって放出された水蒸気が霧になって揺らいでるの?

そうだ、蒸散といえば、この前『10メートルのストローでジュースを飲めるか?(大)実験!』を書いたとき…
『物理または地学・気象を学んで「水を吸い上げられる高さは、10メートルまで」ということを知っていると、樹高100メートルの巨樹がこずえの先端まで水をくみ上げられるのは不思議~!』なんですが、そのしくみはどうなってたっけ?
そのしくみは「驚異の植物たち」Newton2013年10月号に『世界最大の生物がポンプなしで水をくみ上げるしくみ』の説明があって、その感想をブログ記事に書いているのだが、そのしくみは?
『で、その答えは…Newton2013年10月号をお読みください。』って、使えね~💧(だって、それを書いちゃったらネタバレ・パクリになっちゃうからね~)

ん~、でも、そのしくみを人に説明できる程度に理解しておきたいし、2013年に読んだ記事の内容なんて覚えてないから、検索・検索・・・
以下の記事がたいへん参考になりました。
樹が水を運ぶしくみ|Mr.さわぐるみ の 森のコラム|yamaiki.com
植物が水を吸い上げる仕組みとは?|100m以上の木でも水が上がる|トレンドピックアップ
植物の水が葉までとどくしくみ|みんなのひろば|日本植物生理学会

要点をまとめると…
・植物が根から吸収した水を上昇させている力は、根圧、蒸散、凝集力

根圧
・根毛は、細胞内に糖分、ナトリウム、カリウムなどの物質を多く取り込み、土壌よりも浸透圧が高くなっているため、土壌から根に水が流れ込む。これが根圧
・多くの植物で、根圧は0.1~0.3MPaであることが測定されている。つまり根は、10~30mまで水柱を押し上げる力をもっている →Pa(パスカル)は圧力の単位で、MPa(メガパスカル)をヘクトパスカルに換算すると、1000~3000ヘクトパスカル。1気圧はだいたい1000パスカルだから、根圧は1~3気圧。1気圧で10mまで水を押し上げるから、植物の根圧は10~30mまで水を押し上げる力をもっている ←意外と大きな力だね。浸透圧

蒸散
・蒸散によって葉の水分が失われると、葉の細胞液の濃度は枝や幹よりも高くなる。そのため、濃度を下げようとする浸透圧が働いて枝や幹から水を引っ張りあげる。←蒸散も浸透圧

凝集力
・水玉が丸い状態で転がったり、コップの水面が盛り上がってこぼれない表面張力は、凝集力
・水の強い凝集力と、導管の壁が水と非常になじみやすい組成をもっていることによって、高い樹木でも根から頂上までの導管内では、気泡を生じることなく水柱がつながり、吸い上げることができる。←気泡が生じると水柱が途切れ凝集力が働かなくなる。→切り花の水切り・水揚げは、茎の切断面から先端まで水柱が途切れることなく凝集力を保つため

ということで「高い木の葉まで水を運ぶしくみ」は、浸透圧と凝集力という2つの物理的な力によるものだったのです。
植物の根、茎(道管)、葉(気孔)は、これらの力をうまく使うように進化してきたんですね~(*゚o゚*)

ところで、上記のまとめを理解するには浸透圧と凝集力を理解しておく必要がありますね(^^;
凝集力はなんとなく分かるけど、
浸透圧は?
浸透圧 - Wikipedia は普通の人にやさしくない書き方をしているので、こちらをどうぞ…
樹が水を運ぶしくみ|Mr.さわぐるみ の 森のコラム|yamaiki.comの『脱線』

『凝集力の原因としては、静電引力水素結合ファンデルワールス力などがあげられる。』と出てきますが、水の凝集力はどれ? →静電気力だそうです。
植物(木)は、どうやって水を高い所まで吸い上げる事ができるのですか?|みんなのひろば|日本植物生理学会

※最初の葉っぱの表面の毛ですが、みんなのひろば|日本植物生理学会に説明がありました。
草本植物の産毛? の役割|みんなのひろば|日本植物生理学会
トライコーム(毛状突起)って言うんですね。



※関連記事

2020/08/19 植物のからだのしくみを知るには…NHK for Schoolがとっても分かりやすい
2020/07/18 10メートルのストローでジュースを飲めるか?(大)実験!
2013/09/10 「驚異の植物たち」Newton2013年10月号は面白かった~
2013/07/13 銀の匙8…チーズ作りで「浸透圧」


Mr.さわぐるみ 森のコラム|yamaiki.com に興味深いことが書いてありました。
『熱帯材の再造林コストは、日本よりもさらに高いのでは?
(今のところは労賃が安いのと、天然林を伐っているから儲かっているだけ)』あ~!そうなんだ。

それと「蒸散」の話も…
『森林から蒸発散で失われる水の量は、地面や幹からの蒸発に加え、樹木が根から吸い上げた水分の蒸散も加わるため、実は裸地よりも多いのです(脱線)。』へ~!そうなんだ。
このコラム、(脱線)も読むとさらに面白いです(^o^;


※2021/06/25追記
毛細管現象では高いところまで水を吸い上げられないけど、凝集力ならできる! ということを、非常にわかりやすく示した実験動画を見つけました。
蒸散実験(植物は、なぜ、重力にさからって、水を吸い上げることができるのか)|morinokuma7

2020年7月14日 (火)

猫ビーム!は『再帰性反射』

↓これが、猫ビィーーーム!です(^o^;
Chasibu200617a
「猫ビーム」で画像検索すると、多くの人が「猫ビーム」画像をアップしてます。

ビー玉で「再帰性反射」の実験の記事を書いたら、「あうるの森」さんから「これも再帰性反射じゃないの?」と質問され、「お~!これも再帰性反射だよ!」と、その画像を借りてきました。
Nekobeam
↑この猫の目の光の反射と、
↓ビー玉の光の反射と、
Retroreflectiveb
↓道路標識の反射
Retroreflectivea
…これらの光の反射がみな「再帰性反射」なんです!

ビー玉と道路標識の再帰性反射の図(詳細は→ビー玉で「再帰性反射」の実験
Retroreflection
ネコの目でも↑これと同じことが起こってるんです。
↓ネコやヒト(哺乳類/脊椎動物)の目に入った光が網膜で焦点を結ぶ様子の模式図
Eyeforcus
でね、ネコの目の場合、網膜で光が反射するのです。
↓ネコの目に入った光が網膜で反射して帰っていく経路
Retroreflectioneye
はい、↑この図の光の経路は、ビー玉の再帰性反射の光の経路と同じですね。

でも、なんでネコの目は網膜で光を反射するの?
それは、網膜の下にタペタム(tapetum 輝板)という層があって、ここで光が反射するのです。
なんで、タペタムなんてものがあるの? ヒトには無いのに。
え~ 目に入った光は、網膜視細胞杆体錐体)の中の光受容体反応すると、その刺激が視神経から脳に伝えられます。目に入った光の全てが視細胞で受容されるかというと、そんなことはなくて、私のイメージでは網膜の視細胞/光受容体はスカスカだから、光の多くは網膜をすり抜けていく。光満ち溢れる昼間に活動する動物はこれで問題ないけど、夜行性の動物はこれだど暗闇の中でものを識別しづらい。そこで、網膜をすり抜けてきた光をタペタムで反射して、もう一度網膜を通せば感度が2倍になる!(^^)v ←これ、なかなか素晴らしいアイディアですよね。誰かが考えたんじゃなくて、進化の結果ですけど。
そんなわけで、夜行性の動物の多くはタペタムを持っています。[要出典] どこかで読んだ気がする。
その代表例がネコなんですね~
参考ページ⇒猫の目の仕組み・不思議:暗闇のなかでキラリと光る印象的な大きな瞳|参天製薬
また、キンメダイ(深海魚)の目が光るのもタペタムがあるからです。
「キンメダイ タペタム」で検索

「猫ビーム」と言っても、ネコの目はライトのように自分で光っているわけではありません。目に入った光が網膜の後ろのタペタムで反射して、網膜上に焦点を結んでいるから反射した光は「再帰性反射」となり、入射した方向に帰っていくのです。
Nekobeam



※参考リンク
目の構造とはたらき|参天製薬
網膜─デジタルカメラとは違う構造と機能|星城大学リハビリテーション学部[PDF]
深海の魚─眼とウキブクロとスクワレン|J-Stage[PDF]

※関連記事
2020/06/29 ビー玉万華鏡の仕組み
2020/07/07 ビー玉で「再帰性反射」の実験
2012/05/28 nepia鼻セレブのうさぎさん→視交叉はどうなってるの?

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