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ビッグバンの3分後、水素、ヘリウムの原子核が形成された。水素の原子核は陽子1個と中性子を０、１、２個含む３種類がある。また、ヘリウムの原子核は陽子２個と中性子２個を含む。宇宙は原子核と自由電子に満たされ、プラズマ状態となった。約38万年後に宇宙の温度が約4000℃に冷えると、電磁気力により原子核の周りに電子が捕らえられ、原子が形成された。これを宇宙の中性化と呼ぶ。すると、自由電子に吸収されたり放出されたりして直進できなかった光が妨げられずに進むことができるようになり、したがって，宇宙は透明になった(晴れ上がり)。このときの光が2.7Kの宇宙背景放射と呼ばれる。当時の宇宙の大きさは現在の1000分の１と見積もられる。
高温の水素とヘリウムガスは激しく運動し、局所的な濃淡を作った。約２億年のうちにガスが濃い部分が自らの重みで収縮し、巨大な恒星が誕生した。恒星の中心部では核融合反応が発生して、鉄までの原子核が誕生した。質量が大きいために星は急激に進化し、数千万年で超新星爆発を起こして中心部は巨大なブラックホールを作り出した。超新星爆発のエネルギーはもっと重い原子核を作り、また、爆発の衝撃波はまわりの水素･ヘリウムガスを吹き寄せ、次の星の誕生を導いた。大量の星が形成されて水素が星に集められ、また、宇宙空間に残された水素が星からの紫外線によって電離し、宇宙背景放射の分布に影響した。この過程を宇宙の再イオン化と呼ぶ。
現在、観測できた最古（最遠方）の銀河は宇宙が誕生してから約10億年（130億光年先）のクエーサーである。クエーサーは巨大ブラックホールに大量の物質が落ち込むために強力な電磁波が発生する天体である。電磁波の分光解析により、大量の鉄が発見された。宇宙誕生10億年後には銀河、ブラックホール、鉄が存在した。
参考リンク
スバル望遠鏡
AstroArts - アストロアーツ
+++ 宇宙最初の天体は見ることができない +++
最近では「すばる」やハッブル望遠鏡などの大型望遠鏡による写真がネットで手に入るようになりました。巨大天体望遠鏡では宇宙誕生から10億年の頃の宇宙の様子が観察できます。10億年前にはすでに銀河が誕生しています。一方、背景放射から知ることのできる宇宙は温度は高いが物質は極めて一様であり、天体らしきものは存在しません。さらに、宇宙背景放射を詳しく解析すると、宇宙は年齢1億年の頃に再イオン化したことがわかってきました。水素原子の再イオン化は恒星の放出する紫外線により起こりますので、1億年の時代に宇宙で最初の天体（第一世代天体）が形成されました。この時代についての情報は少なく、第一世代天体の誕生については大規模なシミュレーションが計画されています。
この分野に関する第二版の記述は誤りでした。今回の文章は筑波大学梅村教授のFIRSTプロジェクトによります。専門から遠く離れた分野では理解が及ばず、その場の情報で文章が左右されました。1年半前の理解はこんなもんだったんだと改めて反省！ いいウェブページに出会えるか(評価できるか)がポイントでしょうが、個人の限界を実感しました。しかし、現実認識の総体は、間違いも含め、こんなもんでしょうか。
参考リンク
HubbleSite - Gallery Planetary Photojournal
NASA's Image Access Home Page
"FIRST"プロジェクト概要
+++ 重力は天空を支配し、電磁気力は分子の世界を支配する +++
私たちが日常経験する重力以外のすべての力は電磁気力です｡静電気や磁石の力は日常生活で体験することができます。電磁気力は､光子の交換によって伝わります｡遮られなければ電磁気力も遠くまでとどきます｡物質は電気的に中性(プラスマイナス、N極S極がいつも一緒)なので、物体の間で電磁気力が働く場合は特殊な分子構造が必要です。ミクロの世界では電子と原子核を結びつけ原子を作る力､原子同士を結びつけ分子を作る力が､電磁気力です｡電場もしくは磁場の中では自由電子が運動し、電流として測定されます。光自身が電磁波で、電場と磁場が空間を移動するものです。電磁波は電子の運動（エネルギー）から発生します。
+++ 宇宙の初期の歴史区分は物質の階層性と関係している +++
様々な物質は分子や原子の集合体です。分子は原子が結合した粒子です。原子には水素、酸素、窒素、鉄、金、ウランなどがあります。それぞれの原子は原子核と電子からできています。原子核の性質は結合する電子の数を決め、原子の性質を決めています。原子核は陽子や中性子が結合しています。陽子や中性子はクォークが結合しています。
というように、物質には段階的に、より小さな構成要素があり、しかも、それらの構成要素は宇宙史において小さい順に出現してきました。
+++ 階層に分けると森羅万象を効率よく説明できる +++
階層性とは、時間あるいは空間のスケールが異なると別の構造が見えてくることを言います。階層を分ける場合のスケールは対数・指数的に変化します。階層で様々な大きさのものを分類すると、物事が起こる時間のスケールや、法則などが切り替わり、上下の階層をそれほど意識せずにその階層の現象を記述できます。例えば、化学反応は分子・原子の結合として法則を記述でき、特に原子核間力を持ち出す必要はありません。もちろん、階層は独立に存在するのではなく、上下の階層から影響を受けます。通常は下位の階層を構成する要素の運動や活動からその上位の階層の現象を説明できます。そして、階層を２つ以上関連付けて記述すると、学問領域の教科書となります。
生物においても、原子→分子（タンパク質、脂質、糖、核酸）→細胞内小器官→細胞→組織→臓器→生物個体→生態系という具合に階層性を見出すことができます。鉱物・岩石→山、川、地層など→海洋・大陸・大気のような階層があり、地球（惑星・衛星）や太陽→恒星系→銀河系→銀河団・泡構造→宇宙と階層を連ねることができます。各階層は下位の階層にあるシステムを構成要素として成り立ち、固有のスケールと変化に要する時間軸を持ちます。クォークから宇宙までを時間と大きさの対数軸上に並べると、人間を1(1m)とした場合、宇宙の大きさは10の26乗になります。クォーク（素粒子）の大きさは…ない。代わりにプランク距離10の-35乗を採用するべきでしょうか。
+++ 知識や情報処理も階層により整理する +++
階層性に関しては物理学や生物学に見られるような時間と空間に依存する階層のほかに、知識や情報処理の階層もあります。
人間は感覚器から外界の情報を得て、脳で情報を処理します。まず、感覚器からの直接情報があり、生物学的には感覚器の受容細胞の興奮として表現されます。次に、興奮が神経細胞へ伝えられ、複数の感覚器（細胞）の興奮が統合され、「素」の経験、生情報が形成されます。一連の生情報が一つの事として捉えられ、統合されて一つの経験として一次解釈されます。そして、一次解釈を集め、法則性を分析した二次解釈が生まれ、抽象化されます。我々の意識に上るのは一次解釈からです。
人間の情報処理系のハードウエアは感覚受容細胞から大脳に到る神経系です。情報処理の階層性は、ハードウエアとその伝達制御を行うソフトウェアで表現されているはずであり、ニューラルネットワークと呼びます。コンピュータによる情報処理も同じような発想で形成されています。１と０の信号（電流のオン・オフ）からCPUの制御命令セットが作れられ、それらが組み合わされて人間の理解が容易なプログラム言語となります。測定装置からの入力も１と０の信号に変換され（デジタル化）、プログラムによって、人間が解釈できる出力に変換されます。 エキスパートシステムのように、一次情報を階層化して整理し、高次の情報を引き出すよう設計されたソフトウエアもあります。
+++ 階層という考え方は人間の脳の情報処理の構造から生まれてきたのか +++
物質世界にしろ、情報世界にしろ、そこに構造を認めて階層化する脳の働きは生まれたときから備わっているのでしょうか。言い換えると、遺伝的に決まっている（担当する遺伝子がある）のでしょうか。
階層化とは事象の整理・整頓です。身の回りや学問領域のたくさんの事実・情報から共通な性質を抽出して、グループ化します。次にグループの関係を整理してみると、より上に位置する支配的な性質と、その中に置くべき性質とがあります。上、中は包含関係を意味していて、上とは物質世界では大きい方、情報世界ではより抽象的な方と解釈されるでしょう。包含関係は視覚的なイメージであり、構造です。
知識の構造は一つの体系だけを見ていたのではなかなか本質的なことがわかりません。例えば、言語の構造は日本語だけに注目するのではなく、英語、フランス語など他言語との共通点を探り出していくことで発見されます。同様に、生物学、数学、社会学、心理学、政治学などの学問体系について、研究方法、対象に対するアプローチの仕方、基本概念などを比較を比較することで、人類としての精神活動の構造が見えてきます。このような考え方に基づいて構造主義が誕生しました。
+++ 人間の思考の枠組みは構造主義により明らかにされた +++
風土、文化、歴史、技術的背景が異なる地域で、研究対象について共通性が抽出できれば、それは、人類としての精神活動の構造、本質であると考えられます。宗教、物語、生活のマナーなど、国際比較をすることで、より基本的な要素を考察します。文化人類学は構造主義の発祥となった学問です。間違ってはならないのは、学問的な基本法則が正義を意味するのではないことです。それぞれの国のアイデンティティを重視し、尊重しなければなりません。
構造主義が明らかにしたように、私たちは人類としての精神活動の構造に囚われていて、実は、自由や自律性は限定的なものです。構造を持っている現状をどのように評価するかがポイントです。判断や行動が全く自律的でないと悲観するか、構造の中でも、十分に自由で自立的な主体として行動できると満足するかは各人の精神性の問題でしょう。
人は無意識世界や、時代や文化の制約から自由にはなれません。しかし、そのような足枷があると考えると、国民性や「育ち」により、物事の解釈に齟齬があることに敏感になり、感受能力を高めることができます。
+++ 階層を考えると構造の構成要素が見えてくる +++
各階層の構成要素は互いに作用しあい、自己組織化して構造物を作り、それらが上の階層の構成要素になります。逆に、ある要素の機能や性質を明らかにしようと思うと、要素をより基本的な細部に分け、それぞれの細部を個々に理解すれば、総体として元の要素を理解したことになります。この考え方を還元論と呼びます。
よりミクロな法則がよりマクロな法則を導くと考える物理学や化学の考え方はその典型であり、物質社会にでは大成功を収めました。ところが、この考え方を生物学や経済学に応用しようとすると、困難でした。還元論によると、細胞の集まりから個体生物を説明でき、分子の集まりから細胞を説明できます。しかし、構成要素があまりにも多様で個性に富んでいるため、調べつくせないのです。同様に、社会や経済を人の集まりとする還元論的分析も同様の限界を抱えています。
多くの要素を単純な法則に当てはめて計算するのはコンピュータが得意です。極小と極大の世界で成功した階層性：還元論を人間サイズに近い階層で応用可能にする技術はコンピュータでしょうか。
