科学技術で命を守る

-悠久無限の宇宙に広がる永遠の生命の創造-

Yoshinori Hayakawa Laboratory

桐蔭横浜大学 臨床工学科 早川研究室へようこそ!!!

桐蔭学園

桐蔭横浜大学

医用工学部

臨床工学科

早川吉則

    

2011年5月6日以来の 訪問者

      人間生まれれば必ず死ぬのは皆さんもご存知のことです。多細胞生物はこのようにして子孫に生きる環境を明け渡す。 地球始まって以来の我らのご先祖様達!ありがたや。ありがたや。ご先祖様のご恩はご子孫様に返そう。ありがたや。ありがたや。 ところで皆さんはこのまま行くと人間も含めた生物は絶滅するということを知っているだろうか(いずれ絶滅するならば我々が 今日生きている意味は何だろうか。もちろんいずれ絶滅するにしても今日や明日など急でない方が都合が良いのだが)。 これはなにも皆さんをおどかしてインチキ宗教を広めようというわけではない。生物は太陽の核融合のエネルギーを利用して生きている。 ところが太陽の核融合の様相が段々変わり、太陽光が段々強くなるために地上(太陽から約1.5億キロ)に生命が生きていけるのはあと 1億年から10億年とされる(ただし地球の地下には生命はもっと長く存在し続ける。恒星は全て光とエネルギーを出し続けるので寿命 がある)。既に地球温暖化に対応して鏡を打ち上げ、 太陽光を反射してしまうという方法が提案され、この方式で生物の延命が可能と思われる。ところが数十億年後には太陽が大きくなり、 地球が飲み込まれてしまうことが確実視されている。その後太陽は収縮して白色矮星になりあまり光を放出しなくなる。 またこの頃アンドロメダ星雲との衝突がおこり我らの銀河系に大変動が起こると予想されている。銀河の恒星同士はまばらなのであまり 衝突しないとされているがどの程度の変動が起こるのかははっきりしない(何分銀河のこと自体がよくわかっていない)。もっと近い 将来恐竜が絶滅した時のように大きな隕石や彗星の衝突が起こきたり、ペルム紀の大絶滅のような噴火活動の激化などによって絶滅する 恐れも有る。今日なら1〜2年程度に環境が悪化した程度なら一部の人間は缶詰、瓶詰、レトルト、インスタント・ラーメン、干物や長 期保存のきく穀類を食べて生存できる。しかしこの程度の短期間ですむわけではない。 恐竜の滅んだ時の地層はイリジウムを多く含んでおり大きな隕石がぶつかったことが分かっている。このようなことは再び起こると予想 されている。これはこまった。ではどうするか。(こういう場合でも後に述べる遺伝子の長期保存と生物への自動再生の技術があれば滅 びないで済む。また医療の発達によって虚弱な体質の人が多く救われ、遺伝子の劣化が起こるため人類が絶滅する可能性があると多くの 遺伝学者が警告しているが、遺伝子の長期保存と生命への再生の技術はこの救済にも役立つ[お釈迦様は生まれたとき「天上天下唯我独尊 (天上でもこの世でも私だけが尊い)《といわれたという伝説があるが、そこまでいかなくとも、一万年後に遺伝子が劣化して人類が滅 びそうになったら、劣化してない遺伝子を持って「私はよみがえりである。私は命である。私は人々をその破滅のふちから救いにきました。《 といって復活するのはすばらしいことではないだろうか])。小惑星の衝突に対してはロケットで小惑星の軌道を変えて地球に衝突しない ようにするなどの対策が考えられて居るが、万一の場合を考えて、地球上にいるのは危ないので地下や地球の周囲ないしラグラジュ点に 宇宙ステーションに数百人程度の人間が多くの遺伝子とともに長期間常駐し、地上の人類が死滅しても再び繁栄を取り戻せるようにして おく必要がある。これはペルム紀の大絶滅のような噴火活動の激化にも対応できる可能性がある。生物を生き残らせるためには宇宙開発 しかない。例えば100光年はなれた星に光速の百分の1の速度で飛んでいこうとすると一万年かかる。光速に近い速度で飛行すれば一 生の間に銀河を横断できるが、このためには無限に近いエネルギーが必要であり、石ころほどの物体にぶつかっても壊滅的な搊傷を受け るので現実的でない。また生身の人間が大量の資源の積み荷とともに一万年かけて到達するなどという事は大量のエネルギーが必要であ るので現実的でない(飛行の時間の大部分は月の無い夜空のように暗い宇宙を飛ぶので恒星からの光のエネルギーは利用できない。 そこで生存に必要なエネルギーや資源はロケットに載せて一緒に運搬しなければならない)。また200人程度の大人数のグループでないと 遺伝子の劣化(進化)により絶滅する。コンピューター制御のロケットで遮蔽カプセルと超伝導による強力磁場によって太陽宇宙線から 守られた(太陽から発生する比較的低エネルギーの陽子線およびアルファー線に対しては磁場は有効だが、超新星爆発によって発生する 銀河宇宙線は陽子線でもエネルギーがもっと高く、また軽元素イオンなども含まれるため磁場はあまり有効ではない。このため厚い物質 による遮蔽が必要となる。仮に磁場を非常に強くしたとしても、ロケットの強力磁場の南極から北極側、あるいはその反対方向について は磁場によって曲げられた銀河宇宙線が集中してくるので厚い物質による遮蔽が必要となる。太陽宇宙線についてもこの方向については 物質による遮蔽が必要だが比較的薄くて済む。ただし小天体で鉄を多く含むものを強く引きつけ衝突の危険性を増やしたり、余計な力を 受けたりするという難点もあり、宇宙線を避けるために強力な磁場を使用するかどうかの判断はかなり難しい)遺伝子を運び、彼方の星 についたら、自動的に生物や人間に再生して人間は自動テイーチングマシンで教育し、「生めよ、増えよ、地に満てよ《と楽しく増える という作戦が考えられる。この方法で生命を永続させうる可能性がある。万一しくじっても失われるのはたかが遺伝子であり、そんなも のはどこかのドブの隅で討ち死にしようが、宇宙の果てで討ち死にしようがおなじことである。ところで一万年故障しないコンピューター とそのプログラムとかロケットなどというものは現在のところ存在しない。だから科学技術をさらにずっと発展させる必要がある。とこ ろで科学技術が発展すればするほどその最先端に到達するには多くの学習が必要である。このため「少年老いやすく、学なりがたし。《 というように教育に時間がかかるようになる(科学技術が発達しすぎると神の領域を犯すので、進歩させない方が良いなどというのはと んでもない間違いである。こんな考えでは全生物は絶滅する)。そこで各分野の教育での効率化が必要である(初等教育の分野では世界 共通文字による読み書き教育、新型そろばん数字・コンピューター数字による計算教育の効率化、エスペラント語・国際数詞などの簡便 な外国語の普及等)。コンピューターやロケットだけでなく工学や遺伝子工学、宇宙科学をはじめとする科学技術や哺乳類のための人工 子宮(倫理的に問題のある代理母にかわるものとして現在研究が進んでいる)、自動保育器、自動養育機(ロボット)、自動テイーチン グマシンなどのための産婦人科学(周産期)、栄養学、乳幼児心理学、心理学、教育学なども相当に発達させる必要が有る。またどのよ うな遺伝子をロケットに載せ、どの遺伝子からどのタイミングで生物に再生するかは、倫理学、人類学、法律学、生物学、医学、農学、 生態学などいろいろの分野の総合的な科学や技術を発展させることが必要である。もちろん遺伝子の長期保存の方法や遺伝子から生物へ の自動再生の技術も未だ無い。とりあえずどのような生物の遺伝子を選ぶかが問題である。人間は椊物や動物を食べて初めて生きて行け るので、これを無機物質からの自動合成の食品でまかなうというわけにはいかないと思われる。これらの椊物や動物は作物や家畜から選 ぶのだと思うが、遺伝子の保存と再生が難しいかもしれない。また通常の農業で作物は土中の微生物の助けを受けていると思われるがど んな微生物が無いといけないか等ははっきりしていない。土を使わない養液栽培による椊物工場タイプの農業で必要な作物を全部栽培で きるかははっきりしない。必要に応じて遺伝子組み換えを行い、椊物工場タイプの農業で必要な栄養がとれるようにする必要がありそう である。また椊物の遺伝子の一万年といった長期保存と自動再生には種子を用いるのか、その他の細胞群を使うのか、それともその他の もっと良い方法があるのかなどを検討する必要がある。現在ある作物がかなり役立つであろうが、アメリカの発見によりトウモロコシ、 カボチャ、ジャガイモ、サツマイモなど多くの作物が導入され、大いに役立ったように野生種から新たな作物を開発する作業も役立つも のと思われる。クロレラのような単細胞生物、酸素を作るためのシアノバクテリア、酵母菌、紊豆菌なども必要である。 また動物についても魚類、甲殻類、軟体動物、哺乳類、は虫類、鳥類、花粉を運ぶミツバチ(必要に応じて毒針を退化させるか遺伝子組み 換えによりなくす:ただし動物では免疫系等や生殖系が発達しているので遺伝子組み換えはかなり難しいかもしれない。)やコオロギなど の食用昆虫(東南アジアで食用にされている)などの昆虫を検討する必要がある。これらについても遺伝子の長期保存と自動再生に適して いるように動物の改良と保存・再生の技術の改良が必要である。動物の遺伝子の保存についても体細胞や幹細胞にするのか、それとも受精 卵にするのか等の選択の余地が大いにある。また動物や人間のために必要な腸内細菌なども保存・再生が必要である。またどの遺伝子をど の順序でどのタイミングで生物に再生するかも問題である。大変な量の研究が必要なのかもしれないし、以外に簡単に解決するのかも知れない。 やってみなければ分からない。ウイルスについては慎重に検討する必要がある。多分ウイルスを完全に排除することは困難だし、必要な ウイルスもありうるからである。 人間が生きて行くために必要な生物のセットは一組だけにするべきではない。一組だけでは生物が一種類絶滅したり、保存・再生にしくじ ると生きて行けなくなる。何セット位必要かは検討する必要がある(ここの考え方は「多現象系と倫理数学・連鎖反応《の[AND系の強い否定、 OR系の強い肯定:慎重さ]を見て欲しいhttp://www.cc.toin.ac.jp/tech/bmed/ft28/LogcsPhenomnjp.pdf》。 椊物・動物・単細胞生物の長期保存はおそらく超低温を用いるのであろう。幸い宇宙の平均的な温度は摂氏マイナス270度なのでこの点から も好都合である。コンピューターはおそらく超低温で動作するジョセフソン素子で作ったもの(現在米国や日本で開発途上のジョセフソン・ コンピューター)になり、シリコン等の半導体でできたコンピューターは超低温では絶縁物になってしまい動作しない(ジョセフソン素子は 磁場の影響を受けるので太陽宇宙線遮蔽用の強力磁場や宇宙に存在する磁場が障害となる。超伝導体でできた箱の中にジョセフソン・コンピュー ターを入れることにより磁場を遮蔽する必要があると思われる)。また椊物・動物・単細胞生物は人間に必要な種類だけでなく、若干の余裕の 遺伝子も運んでゆくべきである。どこでどう必要が生ずるかもしれず、この予想はきわめて困難である。もちろん実際にロケットに載せて遠く の星に向けて発射する前にまず地表の施設で機能するかを予行演習し、つぎは太陽の周回軌道(例えば地球の公転軌道のラグラジュ点など)に 打ち上げてもっと本格的な予行演習をする必要がある。また恒星から受ける輻射はどの程度が適当かなどを調べる為に金星、火星などのラグラ ンジュ点でも予行演習をする必要がありそうだ。まだまだ沢山の仕事があると思われるが、座して絶滅するか、永遠の生命を作るかの選択なの でかなりの程度の仕事はやむをえない。光速の百分の1の速度毎秒3000kmで飛ぶのは近い未来にはとても無理な速度である。これでも結構速い が光速の1万分の1の速度毎秒30kmで飛ぶとすると、4.4光年はなれた最も近い恒星ケンタウルス座アルファ星まで行くのに4万4千年かかる。 銀河宇宙線のエネルギーの高い陽子線やイオン線の遮蔽を強化するためと彼方の恒星についてからの資源として使用するため、太陽外縁のカイ パーベルト(太陽から48〜80億キロ)ないしオールトの雲(太陽から0.16〜1.6光年にあるとされる)で小天体を集め、宇宙船の周囲に覆いとし て配置し、連結して銀河宇宙線に対する遮蔽を強化する(カイパーベルトやオールトの雲に関する調査はまだほとんど行われていない)。太陽か らの重力は太陽からの距離の2乗に反比例して減るのに対し、太陽磁場は(双極子なので)太陽からの距離の3乗に反比例してより急激に減る。 幸い太陽磁場の方向は惑星の公転面に垂直に近いのでこの方向に飛ぶ場合は太陽磁場により銀河宇宙線から守られる。しかし太陽磁場は約11年 周期で逆転し、磁場が弱まる時期がある。また約300年間に数十年程度磁場が弱まる期間がある(例えば17世紀のマウンダー極小期)。遮蔽 が薄すぎると銀河宇宙線をかなりの程度被曝する可能性が大きく、火星と木星の間にある小惑星(太陽から約4億キロ)を遮蔽及び資源として利 用しなければならないかもしれない:この場合ロケット燃料の節約率はもっと減る。この判断をするには宇宙空間での銀河宇宙線の長期間にわた る平均値を知る必要がある。もちろん太陽系の近くの恒星が超新星爆発を起こせば銀河宇宙線はずっと増えるのでこの時期の予想も必要である)。 またこの遮蔽は宇宙の小物体との衝突から宇宙船を守る役目も果たす。このためには太陽外縁で速度が低い必要があり、まず地球を脱出できる 速さの第二宇宙速度(11.2km/s)で地球を出発し、地球の公転軌道に移ってからさら太陽系から脱出できる秒速12.3km前後の速度で太陽外縁に向け て出発する。太陽外縁で遮蔽兼資源を集めおわったら速度を上げ、毎秒30kmで飛ぶとする。ロケットが宇宙船1kg当たりに与えなければならない 運動エネルギーは、0.5x1[kg]x11200[m/s]x11200[m/s]J+0.5x1[kg]x12300[m/s]x12300[m/s]J+0.5x1[kg]x30000[m/s]x30000[m/s]J =0.63x10^8J+0.76x10^8J+4.5x10^8J=1.4x10^8J+4.5x10^8J=5.9x10^8J(5.9億ジュール)である(現在の宇宙探査では惑星の公転スピードを利用し、惑星のまわりを回ってロケット燃料を節約する重力加速が行われているがこの方法は考慮に入れないものとする)。遮蔽物や資源を地球から打ち上げるのではなく、 太陽外縁から秒速30kmで運ぶのであれば遮蔽物や資源のために与える運動エネルギーを約24%節約できる(ただしロケット燃料の節約率はツイオ ルコフスキーの方程式で計算しなければならないので24%というわけではなく、ロケットから吹き出すガスの速度にも依存した少し複雑な式で与 えられる)。火星と木星の間にある小惑星(太陽から約4億キロ)を遮蔽及び資源として利用する場合は遮蔽及び資源に与えるエネルギーを5%節 約できる(ただしロケット燃料の節約率はツイオルコフスキーの方程式で計算しなければならないので24%というわけではなく、ロケットから吹 き出すガスの速度にも依存した少し複雑な式で与えられる)。宇宙船の速度がもっと遅ければ、太陽外縁から遮蔽物兼資源を運ぶ場合に節約でき るロケット燃料の割合がさらに高くなる。もちろん遅いスピードで飛行する場合にはあらかじめ軽く、速いスピードの探査用ロケットで斥候を出 して置くことが重要である。この探査用ロケットは銀河宇宙線に敏感なDNAを積んでいないので遮蔽を薄くすることができ、DNAの生物への再生装 置や生活空間なども積んでいないので体積も小さく軽い。このため高速で飛行するのにあまりエネルギーを必要としない。この探査用ロケットで 最も近い恒星ケンタウルス座アルファ星の周囲にオールトの雲・カイパーベルト・小惑星のような小天体があるかどうかをあらかじめ知っておく ことは、小天体を資源として利用し、どの程度の期間住めるかを見積もるのに重要である。また目的とする恒星に近づいた時減速するのに加速の ときと同じロケットエネルギーを必要とする。また目的とする恒星に近づいた時、恒星(この恒星は太陽のように強い磁場を持っていないと宇宙 船への銀河宇宙線が防げない。恒星の自転の回転速度があまり遅くてはまずい。)からかなり離れた軌道に遮蔽物や資源を乗せる。こうしないと 重い遮蔽物兼資源を第三宇宙速度程度に減速するのにさらにロケットエネルギーを必要とする。遮蔽物や資源を地球から打ち上げるのではなく、 火星と木星の間にある小惑星を遮蔽物や資源として利用する場合は, 恒星間を毎秒30kmで飛ぶとして、遮蔽物や資源のためのロケット燃料を約 11%節約できる。   銀河の質量による重力でまず銀河中心方向に飛んで加速し、適切な重い恒星の周りで回って反対に進行方向を変え、銀河中心から太陽と同じ位の 位置に有る別の恒星にゆっくりと到着するという方法も考えられる。しかし銀河の重力では太陽系の端からゆっくりと出発し、10光年銀河中心 方向に落下しても秒速約6kmにしか加速されない。これでは時間がかかりすぎ実用的でない。  高性能の望遠鏡で多数の衝突した銀河が見つかっ ている。他の銀河との衝突はいずれ起こると思われるが銀河系のどの位置に居るかによってどの程度の影響を受けるかは違うと思われる。もちろ ん現在の所予想できていないし、また将来とも予想がはずれる可能性がある。そこでこのときまでに銀河系のあちこちに移住展開して絶滅の危険 を分散する必要がある。その際多くの生命(この頃もう人類は進化して外見・内容とも人間とは言えないようになっているとおもわれる。省エネ ルギーと省空間のため気が遠くなる程小型になっている可能性などもある)は悲惨な死をとげることが予想されるので、安楽死の薬か装置などで 我慢してもらう。また現在他の恒星の水惑星の探査が盛んに行われているが、移住するのは必ずしも水惑星とは限らない。将来空気や水など生命 に必要な資源をほとんど排出しないスペースコロニーの循環システムが出来れば恒星からの光エネルギーと恒星の外縁においてきた小天体(これ は恒星からの光エネルギーをためたロケットで時々取りに行く)を資源として長期間生きてゆけるからである。水惑星はうかつに着陸すると微生 物などの未知生物の栄養にされてしまう可能性が高く却って危険である。また水惑星といっても約5億数千万年前までの地球のように全体が氷に 覆われていてとても生存に適しているとは言いがたかもしれない。 若干大風呂敷を広げすぎた観はあるが、いずれにせよ多くの分野にわたる研究が必要である。若い皆さんに是非その一部をにない発達させて欲し い。私はそのうちには人生を定年になる。若い皆さんの御健闘を祈る。 悠久の宇宙に広がる永遠の生命万歳! 今日も夜空には数多くの希望の星が輝く。皆さんはどの星が好きかな。さあ行こう! あの星の1つ1つに移住するのだ!星の寿命がくる前に次の星へ渡り鳥して生きて行こう。

 

 

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科学技術で命を守る -悠久無限の宇宙に広がる永遠の生命の創造

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強毒性鳥タイプ新型インフルエンザ発生阻止法の提案 (再度発生の予防も含む)

鳥タイプ新型インフルエンザH5N1大流行の危機とその対 策試案

命助かる 風邪予防法:鳥タイプ新型インフルエンザの個人的対策

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鳥タイプ新型インフルエンザの医学的対策

鳥タイプ新型インフルエンザH5N1感染防止用医療従事者専用マスクの試作

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1999年4月以降の論文等

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