UFO? 生きているようなプラズマとボールライトニング(発光する球体)

丸い稲妻が家の中を転がり、壁に当たって消えた……

サンダーボルトプロジェクトの生命の電気シリーズから短い動画「生きているようなプラズマとボールライトニング?」を紹介します。その前に、ボールライトニングという不思議な現象はご存知でしょうか?

ボールライトニングとは"球電光"とも訳され「Ball Lightning:《気象》球電光、球電(きゅうでん、ドイツ語: Kugelblitz、英語: Ball lightning)は、大気中を帯電し発光する球体が浮遊する物理現象、あるいはその球体そのものを指す」とあります。ウィキによると、

目撃例の多くは、赤から黄色の暖色系の光を放つものが多いとされている。大きさは10~30センチメートルくらいのものが多いが、中には1メートルを超えるものもある。また、移動中に磁性体に吸着する、送電線などの細い金属を熱で蒸発させるなどの特異な性質をもつ。大抵は雷雨の時に現れているが、全く風雨の無い状況での目撃例も存在する。その場合、20~30キロメートルほど遠方で落雷が起きていることが多い。発生原理には古典電磁気学を用いたものから量子力学によるもの、単なる眼の錯覚として球電の存在を否定する主張など諸説あり、近年では実験室での生成やビデオ撮影が行われ解析が行われているが、2021年現在は未だ発生や作用原理の証明まで至っていない。

と、説明されています。動画で見ると、あ~、これかという方が多いかもしれません。

珍しいボールライトニングが動画で撮影された
──科学者によると、この珍しい形の雷の原因は分かっていない。

ミステリアスなボールライトニング
──ボールライトニングは、大気中の電気現象である可能性があるが、その物理的性質はまだ議論の余地がある。直径が豆粒大から数メートルの球状の発光体を指す。雷雨に伴って発生することもあるが、一瞬で終わる稲妻とは異なり、数秒続くと言われている。

実験室での実験では、視覚的にボールライトニングの報告に類似した効果が得られているが、実際に自然発生する現象との関連があるかどうかは、現在のところ不明。自然界に存在する球状雷の科学的データは、その発生頻度や予測不可能性からほとんどない。そのため、一般に報告された目撃情報に基づいて、その存在を推定しており、その結果には多少の矛盾がある。そのため、ボールライトニングの正体については不明な点が多くある。これまで、ボールライトニングは空想やデマとみなされることが多くあった。また、UFO の目撃例と同じように、物的証拠がないとして否定されることもあった。

自然界に存在するボールライトニングは、その出現頻度が低く、予測不可能であるため、写真に撮られることはほとんどない(もし本当にあったとしても)。しかし、写真やビデオとされるものはいくつか存在する。18 世紀の物理学者ゲオルク・ヴィルヘルム・リッチマンが自宅に避雷針を設置したところ、"青白い火の玉" に頭を打たれて死亡したというのが、最も有名なボールライトニングの話だろうか。

この動画には次のようなコメントが寄せられています。

最近見たビデオまでは、これはよく知られたことだと思っていたよ。私は子供の頃、球状の稲妻を見たことを覚えている…… これらのビデオのように遠くではなく、私の家のすぐ前だった。上空20メートルくらい。光の玉が私道を横切って移動し、そして消えたんだ。木も一緒に。そして約5分間、私の聴覚と視覚を奪った…… それは恐ろしかったよ。

カンザス州南西部の少女だった私は、人生で一度、ボールライトニングを見ました。2階の展望室で、妹と一緒にベッドに寝転んで、素晴らしい光のショーを見たわ。祖母はその地域の農場で育ったので、祖母が大草原を渡る気流にのって、比較的地表に近いところに落ちるボールライトニングの話をするのが好きだったの! 祖母によると、草原で何度も火災が発生したそうで、とても恐ろしかったわ。

間近で見ると、信じられないほど美しい。空中をとてもスムーズに、そして速く移動する。私が見たものは、一か所で空中に浮かんでいるのではなく、父の車の後をついてきた。私が乗っていた車よりもずっと速かった。YouTubeのコミュニティにとって素晴らしい体験になったことだろう。

ボールライトニングについて書かれたナショナルジオグラフィックの記事から引用します。

ボールライトニング:奇妙、神秘的、不可解、そして致命的

ボールライトニングは、雷雨の際に発生し、窓ガラスを突き破るという不思議な現象で、その危険性が知られている。
クリスティーナ・ヌニェス著

このフランスのイラストは、歴史上何度も記録されているボールライトニングが窓から室内に侵入している様子を表現している

このフランスのイラストは、歴史上何度も記録されているボールライトニングが窓から室内に侵入している様子を表現している。
イラスト:World History Archive, alamy stock photo

空に光る電気の球体、ボールライトニングは、何世紀にもわたって私たちを魅了し、神秘的な存在であり続けてきた。この奇妙な現象は、球電光 globe lightning とも呼ばれ、通常、雷雨の際に青、オレンジ、黄色などさまざまな色の球体が浮遊し、数秒以内に消滅する。また、ヒューという音と刺激臭を伴うこともある。

ボールライトニングは実在するのか?

ボールライトニングの最初の目撃例は、1638年にイギリスの教会の窓から"大きな火の玉"が入ってきたというものだ。この記録やその他の初期の記録は、ボールライトニングが致命的なものになり得ることを示唆している。

少なくとも、ボールライトニングの目撃例の約半数は、嵐の際の磁場による幻覚であるという説がある。しかし、科学者たちはボールライトニングが実在することに同意しているようだ。

中国蘭州市の西北師範大学の研究者たちは、2012年に発生した雷雨をビデオカメラと分光器を使って調査していたところ、ボールライトニングを偶然に記録した。ボールは落雷直後に現れ、約10メートル(33フィート)水平に移動した。分光器からは、球に含まれるケイ素、鉄、カルシウムが検出されたが、これらはすべて現地の土壌にも含まれていた。

一般に雷は、雲そのもの、あるいは嵐雲と地上の間で、プラスとマイナスのバランスが崩れることで発生する放電である。稲妻は、周囲の空気を太陽の5倍の温度に加熱することができる。この熱によって周囲の空気が急速に膨張・振動し、雷が発生する。

稲妻の誕生を記録する(動画、この動画は貼り付けられませんので元のサイトでご覧ください)
世界最速のカメラを使って、ナショナルジオグラフィックの探検家が稲妻の誕生を撮影しようと試みている。
編集部注:ナショナルジオグラフィックの探検家でストームチェイサーのティム・サマラスは、息子のポール、そして彼の長年の協力者であるストーム・チェイサー(竜巻・嵐などを追いかける人や番組)のカール・ヤングとともに、2013年5月31日にオクラホマ州エルリノで竜巻に巻き込まれ亡くなった。

ボールライトニングの原因は?

蘭州大学の研究者たちの論文は、ボールライトニングは、地面への落雷により、酸素と土壌中の気化した元素が反応した結果発生するという説を支持している。このイオン化した空気、つまりプラズマは、ボールライトニングと混同されることもある静止した光であるセントエルモの火を可能にする条件と同じものである。

2012年に発表された別の説によると、ガラスがあるとボールライトニングが発生する可能性があるそうだ。大気中のイオンが窓の表面で積もり、反対側に放電を発生させるのに十分な電界が発生する可能性がある。2016年に発表された別の研究では、落雷時に発生するマイクロ波がプラズマバブルに包まれ、ボールライトニングが発生する可能性が示唆されている。

ボールライトニングは、地震との関連も指摘されている。地震の周辺で時々見られる珍しい閃光は、さまざまな形をとることがある。地面からくるぶしの高さで青白い炎が見えるもの。空ではなく地面から発生することを除けば、通常の落雷に似た明るい閃光。また、ボールライトニングと呼ばれる浮遊する球体もある。2014年に行われた地震光に関する研究では、地震波が到達したときに特定の岩石が電荷を放出する傾向があり、カラフルな光のディスプレイをスパークさせると結論付けている。

ボールライトニングの発生メカニズムを解明するため、科学者たちはボールライトニングの再現を試みてきた。2006年、イスラエルのテルアビブ大学の研究者たちは、マイクロ波ビームを使って実験室版のボールライトニングを作り出した。2018年、量子物理学者は、ボールライトニングを映し出す人工的なもつれた磁場を実証し、ボールライトニングの説明に役立つ可能性があることを示した。

しかし、これらの調査や実験室での実験にもかかわらず、ボールライトニングはまだ突き止めることを拒んでいる。科学者たちは、この神秘的な現象について学ぶべきことがたくさんあると言っている。
(引用終わり)

ボールライトニングを撮影した動画

証明はそこにある:カメラに映った不可解な雷現象(シーズン1)
──トニー・ハリスが、二度にわたってビデオに収められた珍しいボールライトニング現象を徹底的に調査した、シーズン1「エイリアンオーブとボールライトニング」の映像

コメントから

1994年、祖母の家でくつろいでいたとき…… 丸い稲妻が家の中を転がり、壁に当たって消えるのを見た…… 私は自分がおかしいのだと思ったし、誰も私のことを信じてはくれなかった。今日、私はそのようなものが存在することを知り、自分の目でそれを目撃できたことは本当に幸運だったと思う。

私は、近距離でボールライトニングを見たことがある。雷雨の中、開けっ放しの台所の窓から入ってきて、台所を横切って玄関ホールに入り、天井の照明に入り、閃光と火花とともに電球を吹き飛ばし、消えた。間違いなく本物だ。科学がまだ説明できないことが面白い。

祖母が自宅の庭で光の玉の話をしてくれて「庭の中を光の玉があっちからこっちにゆっくり移動して消えていった」と説明してくれた。祖母は60歳くらいで、健全な精神状態でした。祖母は超常現象的な思考をしたことがなく、1990年ごろに誰かがこの話をしたら笑うだろう。私は彼女を信じていました。

私は見ました。9歳のとき、メキシコの自宅の裏庭で。私はシャワーを浴びるために外に出なければなりませんでした。突然、裏庭のフェンスに小さな光の玉が見え、私を見つめているように見えました。それは小さくなり、そして閃光のように広がり、消えていきました。今まで見た中で最も美しく、そして恐ろしいものの一つです。私はそれが天使だと思いました。

私の両親は5回以上、ボールライトニングを体験しています。鉄分の多い丘に住んでいたので、大きな嵐が来るたびにボールライトニングが発生しました。アメリカのアラバマ州北部です。

今、2021年1月です ……これほど多くの人々がこの光の玉を体験していることに驚きを感じます。そして、いつかこの地球がもたらす神秘的な現象を体験したいと思います。

ボールライトニング
──ボールライトニングは、まだ十分に研究されていない不思議な現象だ。ボールライトニングにはさまざまな色がある。例えば、赤やまぶしい白、そして青などだ。溶接のような光を放ち、時には割れたり、軋んだりすることもある。

これはシリーズで動画がアップされています。
ボールライトニング②
ボールライトニング③
ボールライトニング④
①のコメントから

1970年代に一度、家族でボールライトニングを見たことがあります。ちょうど雷雨があり、まだ雨が降っていましたが、パパとママの寝室から、通り沿いの家々の屋根を光の玉がかすめるように落ちていくのが見えたんです。それは、アイススケートが氷の上で急旋回するときのような奇妙な音を立てて、屋根をすり抜けるたびに鳴りました。そして、それは我が家の屋根を越えていきました。私と弟は1階の裏の窓まで駆け下り、ちょうどその時、それが我が家の庭に降りてくるのを目撃しました。それはすぐに減速し、地面から3フィート(約1メートル)ほど離れたところで1、2秒ホバリングし、それから爆発しました。爆弾のような非常に大きな音がしましたが、幸いにも被害はありませんでした。このことを人に話しても誰も信じてくれなかったので、私たち4人が見てくれてよかった。本当にあったことなんだ。

80年代前半の激しい雷雨の時に、我が家でも何度か同じようなことを経験しました。ドッジボールくらいの大きさでしたが、非常にかすかな半透明で、非常にかすかな青色でした。それらは電光石火の速さで動き(ダジャレではありません)、たぶん半秒くらい続きました。彼らはすぐに窓を通り抜けて、私たちのリビングルームを横切り、インターホンのスピーカーの中に消えました。あまりの速さに、私たちは皆「あれを見たか?」と訝しげに顔を見合わせました。

ある老人がこの現象を熱心に話してくれたが、彼が見たという話は信じられないほどだった。 ある老人は、自分が見たということが信じられないほど熱心にこの現象について話してくれた。彼は、自分の人生でこれを見たという人は他に誰もいないし、これが何であるかを知っている人もいないと言ったが、彼はそれが本当で、自分が見たのだと言った。 彼は14歳の時にその現象を見たが、70歳を過ぎてから私にその話をしてくれた。 雷は彼の家に落ち、彼がいた家の2階の窓から、あるいはコンセントから(正確には覚えていない)稲妻の球が来るのを見たそうだ。 彼はその球を、床の上に浮かんでいる、あるいは床の上を"転がっている"電気の球と表現し、家の中の廊下に沿ってゆっくりと動いたと言った。 移動中、ボールは壁に触れず、壁との距離を保つように誘導されているかのようにゆっくりと廊下を進み、何かにぶつかることもなく、廊下が90度曲がるとボールは新しい方向へ進み、また戻ってきたそうだ。そのとき、彼はいろいろと細かいことを言ったが、私はそのほとんどを忘れてしまった。ずいぶん前のことだ。どのように消えたのかは覚えていないが、おそらく10数秒の間、静かに続いていたと言っていたのを覚えている。 彼は、落雷と家の電線に何かあったのだろうと言っていた。布か何かに包まれた古いタイプのケーブルだった。 雲もなく、雨も降っていないのに、一回だけ雷が落ちるという変な天気だったとも言っていたような気がする。もう亡くなってしまったが、その現象を見たり聞いたりした人の情報や、ビデオも見つけたよ!と言ってあげたい。彼はとても喜んだでしょう。

私は人生で一度だけ見たことがある。 私の家の向かいの電柱には変圧器があります。 外に出てみると、変圧器から数メートル離れたところに光の玉が浮かんでいるように見えました。 それは気色悪いものでした。 ほんの数秒のことでした。 最初はゆっくりと変圧器に向かっているように見えました。 そしてついに、磁石のように反応し、加速度的に変圧器に向かって飛んできたのです。 その瞬間、ブロック全体が停電になりました。

私は湖の上にあるバルコニーから稲妻を見ていました。水色の球体が水面から約70mの高さでホバリングし、ゆっくりと左から上に移動しているのに気づきました。それは20秒弱続きました。かなり遠かったので(100メートル以上離れていたかも)、直径を見積もるのは難しく、消えてしまいました(空気中の静電気も感じました)。それはちょうど@ 0:35のもののように見えました。

昔の電子工学の教授が電話を趣味にしていて、彼は古い操作式自動交換機を所有しています。彼は、ボールライトニングとの出会いについて教えてくれました。雷雨の中、あるプロジェクトに取り組んでいたところ、配電盤の部屋から電気音が聞こえてきたそうです。その時、配電盤の上にソフトボール大の球体が浮かんでいるのを見ました。その球体は数秒間その場に留まり、その後ゆっくりと天井に昇っていった。漆喰の上に火傷の跡が残っていた。

私自身、自分の部屋でボールライトニングを体験したことがあります。それは、まるで静かな悪魔の閃光のように、ほんの数秒しか続かず、私はとても魅惑されました。窓際のベッドの上を移動し(私は部屋に入ったばかりだったので、ドアの前にいた)、瞬く間に消えてしまった。その2秒後、大きな雷が鳴り響き、窓を揺らし、姉たちを驚かせました。

雷の後に見たわ。それは青い🔵球体で野球のボールと同じくらいの大きさだったの。マンション6階のガラス戸のバルコニーにある冷蔵庫のすぐ横で、青い不思議な光が光っているのに気づいたの。数秒後に消えたわ。忘れられない。

子供の頃、田舎の家で怪談話をしていたら、コンセントからボンヤリと稲妻が出てきたの。部屋の中をゆっくり浮遊していて。当時は幽霊だと思った😅魂を持っていかれると思った。で、叫びながら車まで全力疾走🤣めっちゃ怖かった😂魂が浮いてるようにしか見えなかった。

私の母が幼い頃、1950年頃、家族で食事をしていた時の話をよくしていました。 屋根から光の玉が家の中に入ってきて、台所のすぐそばまで入ってきたそうです。 その光は、キッチンカウンターの長さを横切って"転がり"、そして家の外に出て行った。 カウンターの表面は完全に剥がれ落ちていた。 想像できますか? 彼女はそれを、カウンターを横切ってゆっくり移動する直径約30cmの光の球と表現した。

雷が私の隣のビルに落ちた。屋根は私の1階のアパート(私はイギリス人なのでフラットです)よりも低い位置にあった。半刻もしないうちに青白い球体が現れ、ホバリングしながら私の窓に向かって少し水平に動いた。臆病な私は逃げ出したので、どのくらい続いたかわからない。雷もすごい音で落ちてきて、普通の雷や稲妻の音とは違った。それが重要かどうかはわからない。

私の祖父は2回見たことがあるそうです。私が今いる祖父母の家では、雷は開いた窓を通り抜けました。廊下を通り抜け、壁に黒い跡を残して爆発し、後で直しました。その後、友達の家でも見たそうですが、スタイラスと壁全体を焼き、暖炉から外に出て、ほぼ完全に壊してしまったそうです……

私がボールライトニングを見たのは15歳の時、雷雨で家が停電になった時です。雷雨の中、暗闇の中、リビングルームに座っていると、暖炉が爆発。サッカーボールくらいの大きさの光の玉が現れました。それは私の約1.5メートル前、部屋の真ん中で止まりました。それは青みがかった色をしていた。私は、そのボールが私を見ているような気がした。私は立ち上がって、それに触れたいと思いました。しかし、その前に、それは部屋の中を飛び回り、数秒止まっていました。また数秒止まりました。そしてまた飛び回り、それは暖炉にぶつかって、また爆発して消えていきました。 100%実話です。びっくりした。

50年以上前、雷雨が小休止している時に見たことがある。それは電柱から現れて通りに落ち、数回跳ねて消えた。

私の父は24歳の頃、雷雨の中、母と一緒に部屋で仕事をしていたと言っていました。突然、ゴルフボールよりかなり大きなボールライトニングが部屋に入ってきて、ボールは壁につき、尾を引いていたそうです。父は、それが窓の外に出て行くまで、ほんの数秒しか見ていません。その直後、大きな雷鳴が聞こえたそうです。父はいつも、その日は超ラッキーだったと言います。

ボールライトニングは確かに存在する。母が友人の家に行ったとき、ボールライトニングが窓から入ってきて、部屋の中を浮遊し、壁にぶつかって跡形もなく消えたことがあります。どういう仕組みかわからないけど、幽霊というより、電気的な現象だと思う。

中程度の地震の後、私の寝室にこのボールライトニングの1メートル球が現れた。ただ、割れたり消えたりして見えなくなったが、怖かった。

2週間前に初めてボールライトニングを見た(その後話を聞いた)。テニスボールくらいの大きさで、ずっと深い緑色だった。白い稲妻の小さな閃光の後、私から3メートルほど離れたところに現れ、3メートルほど移動して(後ろに緑の光のカタツムリの跡を残して)、消えた。最大2秒持続。

私は10代の頃にこれを見た。私は自分の目を疑ったので、パンク修理をしている人にそれを見るように言った。私たち二人は、それが45度の角度で空に向かって移動し、見えなくなるまで見ていた。

父と私は家の窓から光の球を見ました。あまりに大きかったので、父は私の頭を覆い、衝撃波が来るのではと思いました。その光は10-15マイルほど先で30秒ほど続き、どんどん大きくなっていきました。翌日、父と私はガソリンスタンドが爆発していないか車で確認しに行きました。これは7、8年前の出来事で、父と私は今日までその話をしています。誰も私のことを信じてくれないので、父がそこにいてくれてよかった。

その時、窓の外に雷が落ち、その直後、閉じた窓からプラズマのようなエネルギーの塊が窓を突き破って流れてきた。同じような体験談を検索してみましたが、見つからなかった。

10歳くらいのとき、友人と一緒に空に大きな火の玉を見たことがある。それは月ほどの大きさで、オレンジ色の火花を散らしていた。山の後ろから上がってきて、夜空をゆっくり横切るのが見えた。私たちはすぐに彼の父親を呼びに家の中に走った。戻って父親に見せようとした時には、それは消えていた。彼の父親は明らかに私たちを信じていなかったが、私たちはそれが本当だったことを誓うよ。ボールライトニングなのか、流星なのか、花火なのか。全く分からないが、確かに起こった。

以上、体験談でした。どの動画もかなりの数の体験談がコメント欄にあります。私は黒い輪っかがいくつかあって蛍光灯のように白く光っている人?を見たことがありますが、ボールライトニングの目撃談がこれほどまでに多いことにはびっくりしました。

IEEE、プラズマ宇宙論、エクストリーム・ボールライトニング:ソーンヒル

エレクトリック・ユニバースのチーフ・アドバイザーであるソーンヒル氏がこの"ボールライトニング"について触れた記事がありましたので抜粋して紹介します。ただし、この記事は主にニュートリノについての考察です。

IEEE、プラズマ宇宙論、エクストリーム・ボールライトニング」June 30th, 2006

……(略)……
ヴァンデヴェンダー博士は、IEEE上級会員、米国物理学会および米国科学振興協会のフェローである。

ヴァンデベンダー氏は、ボールライトニングを"単なるエンターテインメント"とは考えていない。彼は “否定と迷信の境界におけるハイリスクな研究"と呼ぶものに着手している。彼の関心は “エクストリーム・ボールライトニング"に注がれている。この “エクストリーム"という言葉は、10秒以内に発生する通常のボールライトニングと区別するためのものである。通常のボールライトニングは、おそらく “ノーマルなプラズマ" だろう。実験室で作られるボールライトニングのことである。それは野外、密室、航空機、潜水艦などで自然発生する。雷の前、雷の最中、雷の後に出現する。晴天時に5%程度見られる。

しかしながら、ヴァンデヴェンダーは以下の特徴により、エクストリーム・ボールライトニング extreme ball lightning(EBL)を区別している。

・空中で光る。
・何も見えないところから発生する。
・10秒から1200秒の間続く。
・1秒間に約1メートルの速度で浮遊する。
・致死性または潜在的致死性。
・大きなダメージを与える。
・化学物質や静電気によるエネルギー密度をはるかに超える10万~10億ジュールのエネルギーが含まれている。
・壁、ガラス、金属を貫通し、通常穴を空けない。
・大電流を発生させるが、半径方向の力は均衡している。
・死体に黒い筋を残すが、感電死のような痙攣はない。
・何トンもの土を掘り起こすことができる。
1868年8月6日にアイルランドのドニゴール州で起きたエクストリーム・ボールライトニングは、約1.6kmを移動し、約200立方メートルの水飽和泥炭を約1200秒で掘り起こした。ヴァンデヴェンダーは、マイケル・フィッツジェラルドによる王立協会への評判の高い報告に続いて、現場を訪れた。彼は、事件からかなり時間が経ってから、可能な限り本質を確認した。導電性の泥炭が電荷を即座に中和することは明らかで、エクストリーム・ボールライトニングは静電気ではありえない。

多くのアイデアが提案されている。雷雨による高周波の励起、大きな電荷を帯びたポリマーの糸(ねじれたもの)、小さなブラックホール、反重力(カール・セーガンが未解明の物理学から提案した)。しかし、現在までのところ、エクストリーム・ボールライトニングの特徴に対応した理論はない。これは興味深い問題だ。ヴァンデヴェンダーは「新しい物理学が必要なようだ」と言っている。

私の考えでは、エクストリーム・ボールライトニングを説明するのに、新しい物理学は必要ありません。素粒子物理学の間違った概念によって、答えが見えなくなっているのかもしれない。
……(略)……
エクストリーム・ボールライトニングに関連する電磁気現象は調査する必要があるし、環境へのエネルギー伝達の様式はもっと研究する必要がある。また、重いニュートリノが実験室で観測された可能性があるのかどうかという疑問も生じる。ニュートリノは宇宙で最もありふれた粒子であり、最もとらえどころのない粒子だ。エクストリーム・ボールライトニングよりもさらにとらえどころがない。
(引用終わり)

さて、今回紹介する動画『生きているようなプラズマとボールライトニング?』では「プラズマが生きた細胞の自己組織化や振る舞いを模倣する方法についての研究」を簡単に紹介しています。もしかしたら「プラズマが生きた細胞の自己組織化や振る舞いを模倣」しているのではなく「プラズマが生きた細胞の自己組織化や振る舞いを」作り出しているのではないかと思えてきました。

要旨
ルーマニアのアレクサンドル・イワン・クザ大学をはじめとする科学者たちはアノード・タフトが持つ生命体のような特徴を強調したいようである。
『Newscientist』誌で簡単に紹介されているが、彼らの研究チームは、このようなプラズマ現象が、我々が生命の最古の形態を連想させるパターンの媒介物であったとさえ考えている。

生きているようなプラズマとボールライトニング?| 生命の電気
Life-like Plasma and Ball Lightning?

ルーマニアから、プラズマ物理学に関する一連の論文が発表された。今回は、プラズマが生きた細胞の自己組織化や振る舞いを模倣する方法についての研究である。
2002年6月、アメリカのボストンで500人以上の研究者が集まり「第4回複雑系国際会議」が開催された。
そこで発表された200以上の論文のうち、43本が会議録に掲載されることになった。そのうちの2つが、このルーマニア人科学者による論文で、プラズマ状態の気体がいかに生命体のように見えるかを論じたものだった。

具体的には、"複雑な空間電荷構成 Complex Space Charge Configuration (CSCC) “、あるいは、ある論文では"プラズマ・ブロブ(球状の小さな塊)plasma blob“と呼ばれていた。ウォレス・ソーンヒルは、ここで見られるように、"アノード・タフト"と呼ぶ方が好きだと言っていた。

SAFIRE
ANODE, plasma tuft "anode tuft"
プラズマ・タフト
アノード(陽極)
SAFIRE

著者らは、アノード・タフト、すなわち CSCC(複雑な空間電荷構成)の電気二重層 electrical double layer を、細胞膜になぞらえ、その構造を維持するために優先的に物質を獲得しているとしている。この研究(二人は研究チームのメンバー)では、CSCCを支えている電荷が臨界レベルを下回ると、CSCCが凝集力(結合)を維持するためにどのように自己調整するかについて言及している。

Magda Aflori, Dan-Gheorghe (二人は研究チームのメンバー)

また、このプラズマ・ブロブは、電流が十分に増加すると2つに分裂する。

プラズマ・ブロブは、電流が十分に増加すると2つに分裂
プラズマ・ブロブは、電流が十分に増加すると2つに分裂
2つに分裂したプラズマ・ブロブ

研究チームは、CSCCが変化する温度環境下で構造的な凝集力を維持するために、内部の空間電荷配置と自己制御的な振る舞いを調整することを指摘している。

これらの球体は、その自己制御物理学において、観察可能なリズミカルで周期的な性質を示す。研究者たちは、これを生物の吸気と排気になぞらえている。この論文(実験室における自己組織化により形成された細胞様空間電荷配列)の5ページ目に、このようなプラズマ形態におけるこの効果について、よく知らない人のためにクールな説明がある。

実験室における自己組織化により形成された細胞様空間電荷配列 p.5
実験室における自己組織化により形成された細胞様空間電荷配列 p.5 ※4

また、著者らはこの論文の中で、CSCCが同様のプラズマ・ブロブと相互作用できることにも触れている。

実験室における自己組織化により形成された細胞様空間電荷配列
実験室における自己組織化により形成された細胞様空間電荷配列 ※2

あるCSCC(プラズマの塊)が定常的に放出する電磁エネルギーを、他のCSCCが共鳴吸収することで受信する。そこで、著者らは、これらの生命に似た特徴を考慮し、CSCCが最終的に複雑化した生命体の一つの出発点かもしれないという考えを複数の科学会議で発表している。

CSCCは、雷の落下地点で発生するかもしれないし、ある領域から別の冷たい領域へ移動し、そこで新しい化学合成が可能になるかもしれない。

かっこいい! Cool stuff:かっこいいもの;かっこいいこと;冷たいもの
かっこいい! ※6

そして、この化学混合物の中に、おそらく地球上で最初に宿した調整膜を持ち込んだのだ。彼らの理論を私が理解する限り、CSCCはその空間電荷構成を将来の化学形態に転送し、惑星の気体や流体にこの非常に重要な表現経路を提供したのである。
惑星での生命の誕生について、あなたが長年にわたって評価した多くの思考と直感によって形成された信念がどのようなものであれ、実験室から生まれたこの理論が、研究者自身が感じてきた興味深さの何分の一かでも、あなたの想像力を刺激することを願っている。

木星のオーロラ

──おわり

資料

二重層(ダブルレイヤー)形成に関係するプラズマの表面張力」※1
静止した安定した火の玉の写真
図1:静止した安定した火の玉の写真

要約
プラズマでは、自由エネルギーが局所的に最小となる状態に遷移することにより、電気二重層を境とした自己組織的な空間電荷配列が現れる。火の玉 ball of fire と呼ばれるこのような複雑な空間電荷配列の自己組織化過程を核生成過程と考えると、等価表面積を定義することができる。火の玉の中心を覆う二重層の等価表面張力を定義し、その表面張力係数と静電容量をある程度予測することができるようになる。

実験室での自己組織化により形成された細胞様空間電荷配列」※2

実験室で生命の出現を認識するために通常必要とされる特定の基準を明らかに満たす特徴を持つ複雑性の出現を説明する自己組織化の現象論的モデルを提示する。実験室実験によって正当化されたこの現象論は、基本的に局所的な自己増強と長距離的な抑制に基づいている。この複雑系は、ガス状媒体中で自己組織化した原始的な生物であり、その"誕生"直後から、適切な条件下で生物細胞に進化するための品質をもたらす前提条件の特徴を数多く備えていることがわかる。

結論
熱力学的平衡状態にあるプラズマに浸された擬似一次元陽極の表面で生じる現象を調べることにより、自己組織化によって出現した CSCCが分裂によって複製することが証明された。私たちの実験では、プラズマを局所的に熱力学的平衡から遠ざける正バイアス電極の電圧によって、複製過程が制御されている。その結果、電極の静的な電流-電圧特性における電流のジャンプに相関して、それぞれの複雑さが発生することが分かった。CSCCの自己組織化過程は基本的に電離速度に関連しているので、ガス圧力の増加も電子の加速による運動エネルギーの増加と同じ現象を引き起こす可能性が非常に高い。CSCC内部の温度が相対的に小さく、"生存"中の量子過程に含まれるエネルギーは、化学反応性物質を含む媒体中で CSCCが自己組織化によって出現した場合、化学反応を開始させる前提条件となる。

この論文の5ページから)※4
高いガス圧では、DL の剥離と再形成のプロセスは、自由浮遊する CSCC の境界の比較的小さな領域で行われる。好都合なことに、この領域は、CSCC を周囲の環境から保護する"膜"の役割を担っていると考えることができる。
DL(ダブルレイヤー)が剥離する際には、CSCCの核から周囲のプラズマへ正イオンが抽出・輸送されるため、前者と後者の間に圧力差が生じる。したがって、CSCCの境界から周期的にDLが切り離されることは、核に新鮮な中性子が周期的に「吸い込まれる」ことを意味する。つまり、CSCCは、あらゆる生命体に備わる呼吸の過程をも模倣しているのである。(青いマーカー部分)

プラズマ中の多様な自己組織化構造の実験的解明」※3

プラズマ中に浸された電極の電位をある臨界値まで上げると、電極の前に複雑な空間電荷配列が自己組織化によって出現する。電気二重層によって周囲のプラズマから保護された核から構成されるこの複雑な構造は、原始的な生物を思わせる内部構造と振る舞いを見せている。したがって、この複雑さは静的なものではなく、連続的な減衰が周囲のプラズマからの物質とエネルギーによって常に補われる静的な開放系である。複雑系は特殊な記憶力を備えているため、知的な多機能システムとして機能し、進化の過程で環境と選択的に相互作用した後にイノベーションを起こすことも可能である。さらに、複雑系は分裂によって複製することができる。

図1:実験装置の概略図
図1:実験装置の概略図

実験結果および考察
実験は、図1に模式的に示したプラズマ装置を用いて行った。
プラズマは、ガラス容器内で、加熱したフィラメント陰極FとFに対して負にバイアスした金属箔Pの間で持続する直流放電により生成した。

図3:各ステージにおけるCSCCの写真
図3:各ステージにおけるCSCCの写真
「自己組織化された複雑性としてのボールライトニング」※5

ボールライトニング現象は、プラズマ中で自発的に発生する複雑な球状空間電荷配置に関する実験から示唆された自己組織化シナリオの枠組みの中で説明される。ボールライトニングは、地表に落雷した地点で突然発生する高温のプラズマを起源とし、周囲と物質やエネルギーを交換することで自らの存在を確保する複雑な構造を自己組織的に生成する自然界の能力を証明するものである。その後の進化は、それらが生まれた環境に依存する。
現代の地球環境では、このような複雑な構造の寿命は比較的短いとされている。地球初期の大気(化学反応性プラズマ)中の単純な火花によって生成される同様の自己組織化機構が、前生物学的構造に進化しうる複雑な構造の発生を説明することが示唆された。

Cool stuff !(論文の5ページ)※6
⑶ ボールライトニングの観測特性の説明
ボールライトニングの観測特性は、自己組織化された CSCC(プラズマの塊)と考えることで説明可能である。したがって、荒天との関連は、落雷による高温プラズマの生成の前提である。その発光は、正の原子核に向かって加速された電子によって励起された中性子が脱励起されることに関係している。球状の形状は、自由エネルギーが最小であることを特徴とする空間電荷配置に対応する。したがって、ボールライトニングの自己形成は、最初に高温のプラズマから始まり、外部からの追加的なエネルギーの消費を必要としない。高温プラズマから稲妻ボール lightning balls への進化は、カスケード(連鎖)自己組織化シナリオに関連する内部プロセスによってのみ支配される。ライトニングボールの色の違いや匂いの違いは、雷が地表に落ちる際に蒸発する物質の性質を考慮することで説明できる。ボールライトニングの大きさは、高温プラズマを生成した通常の雷のエネルギー量に依存するが、生成後、放射エネル ギーを共鳴吸収する空洞として機能する能力にも依存する。その安定性は、球状二重層がボールライトニングの空間的コヒーレンスによって強調される自己閉じ込め機構を保証していることに関係していると思われる。電気二重層の自己形成に必要なエネルギーは、中性粒子の電離エネルギーと同程度であることから、ボールライトニングの見かけ上の冷たさは、もっともな説明といえる。ボールライトニングが浮力を持たないのは、電気二重層によって気体状に閉じこめられていることが関係している。地球表面から切り離された後の浮遊状態は、二重層の外側に局在する正味の負の空間電荷と正の地球との間に働く静電引力によって説明することが可能である。

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Posted by kiyo.I