すべてが大きくなったら

質問

僕は化学系の大学院生です。
少し、妄想癖がある、私のおバカな質問を聞いてください。
できれば、化学、物理学、生物学、物理化学、医学、地学、自然科学などのスペシャリストにお答えいただきたいです。

もしもの話です。
もしも、原子の大きさが変わらずに、この世に存在するものすべてが１０倍くらい大きくなったら（それこそ地球も太陽も１０倍に）世の中はどういう風になるんでしょうか？

いろいろな意見を聞きたいです。

回答No.4

Kon1701 · ベストアンサー

逆に1/10になったらどうなるでしょう？　粘性が効いてきます。そして、重力の影響が小さくなります。昆虫が簡単に飛べたり、ガラスみたいな滑らかな壁を歩いたり出来るのはこのためですね。高層建築が楽になるでしょうね。
10倍だとその逆になります。重力の影響、ものすごいでしょうね。今の形のままでは生物として成り立たないと思います。

お礼

質問の意図を理解してくださってありがとうございます。
粘性が変わってきますか。そうですね、確かに。
おそらく世の中にある「力」というが結構変わってきそうですね。
重力も変わりますね。でも人間も１０倍になっているので重力の「感じ方」という点では変わらないんでしょうかね？
1/10ていう考えもおもしろいですね。
＞昆虫が簡単に飛べたり、ガラスみたいな滑らかな壁を歩いたり出来るのはこのためですね
↑なるほどと思いました。
こういう回答を待ってました。みなさんもよろしくお願いします。
妄想の世界っておもしろいですね。

回答No.16

kishiura

土木系の大学4年です。
鉄筋コンクリートには寸法効果というものがあり、各寸法の比は同じで大きくしていくと強度は低下するというものです。したがって実験室で得られた強度を過信してはいけない、というものです。
10倍になったら、更に強度は低下するでしょうね。ほとんどの建物が壊れますよ。あなおそろしや。

回答No.15

baihu

高校物理で考えてみました。

スケールがａ倍になるとします。１ｍのものがａｍになるということです。
質量はａの３乗倍です。

万有引力の法則を考えると、元の世界でかかっている力（例えば重力：地球と地球上の物体の間の引力）は

Ｆ（１）＝Ｇ・Ｍ・ｍ／ｄ＾２

万有引力定数Ｇは不変です。Ｍ（地球の質量）が（ａ＾３）Ｍに、ｍ（地球上の物体の質量）も（ａ＾３）ｍになるのですが、距離ｄ（地球の半径）はａｄになります。ａ倍の世界でかかる力を計算すると

Ｆ（ａ）＝Ｇ・（ａ＾３）Ｍ・（ａ＾３）ｍ／（ａｄ）＾２
　　　　＝（ａ＾４）Ｆ（ａ）

ａ＞１だといろんなものが「ぎゅーっ」てなって、ａ＜１だと「ふわーっ」てなるんじゃないでしょうか（笑）

回答No.14

N64

「原子の大きさが変わらずに」と言うのを見落としていました。
これは大変なことになると思います。宇宙の全質量が大きくなるということですから、大変です。もしかしたら、宇宙は存在もできなかったかもしれません。なにも根拠はありませんが。

回答No.13

moritan2

> 体重が１０００倍というのは重力を考慮してのことですか？

そうではありません。重力の増加は考慮していません。長さが１０倍なら、体積は１０００倍になり重さも１０００倍になります。一方断面積は１００倍にしかなりません。現在の生物の大きさはこの事実により制限されます。哺乳動物だと象くらいが限界になります。恐竜は骨のなかに空洞があったので、もう一回り大きくなれました。しかし、これ以上大きくなるには体重が問題をなんとかするために、鯨のように海に入るしかありません。

地球の重力の増加まで考慮してしまうと、もうぜんぜん成り立たなくなってしまいまうので、考えていません。

回答No.12

nzw

工学分野であれば、設計図中の各長さを１０倍するだけで
・１０倍高い東京タワー
・１０倍大きい飛行機
・１０倍大きいトランジスタと集積回路
がきちんと機能するのか？という問いは、実際に大きな建物や乗り物、（こちらは通常小さいものを目指しますが）電子回路を設計する上で役立ちます。

また、生物分野であれば、１０倍大きい生き物が生存可能かどうかを考察することで、それぞれの生き物がその大きさであることが必然なのか、それともたんなる偶然なのか理解することができます。
　ということで、知的な遊びとしても面白いですが、各分野の学生さんにレポートとして与えてもおかしくない問いだと思いますよ。

さて、私は（理論屋ではありませんが、一応）物理屋なので、少しだけ物理っぽく考えてみましょう。

　物理学では、各現象を方程式の形で表現し、それを解くということをします。ここで、長さを表す変数をLとし、系の状態を表現するのにつかわれる変数をx（位置とは限りません。温度等別の物理量でも結構です）とし、時間をtとし、系の状態を指定する方程式をF(x,t,L)=0であるとしましょう。この方程式の解g(x,t,L)＝０が起こる現象です。
長さを１０倍にするということは、Lに元の１０倍の値をいれるということです。
１０倍になっても何も変わらないということは、g(x,t,L)にLがふくまれていないということ、逆に言えば、Lが含まれる場合には別の現象が起こるということです。
最も単純な例として、ニュ－トンの運動方程式(m*a=F)に従う、球の（重心の）運動を考えてみましょう。
球を構成する物質の密度をaとすると、球の質量は
m=4*Pi*a*(L)^3/3
となります。
第一の場合として、Fが重力（m*g)であった場合には、F(x,L,t)は
4*Pi*a*(L)^3/3 * d^2(x)/dt^2 - 4*Pi*a*(L)^3/3*g =0
となり、この解からはLが消えることがわかります。
一方、Fがバネによるもの（-k*x)の場合には、
4*Pi*a*(L)^3/3 * d^2(x)/dt^2 + k*x=0
となり、解にはLが残ります。
このように、物理現象を表す式の中にLが入る場合、特別な場合、例えば上にあげたように、F(x,L,t)がいくつかの項の和の形になっており、それぞれの項のL依存性が全く等しい場合等でなければ通常解にもLが残ります。たとえば、体積に比例する項（L^3項）と、表面積に比例する項（L^2項）などが同時に含まれる場合には、Lが残る可能性が高いでしょう。

　各項は、Lに対して単純な振る舞いを示す場合もあれば、共鳴現象や干渉現象のように、特定のLの値に対して特異的な振る舞いを示すこともあります。例えば、視覚現象は、分子の共鳴現象を利用していますが、共鳴する波長が分子構造によって決まるため、波長が１０倍になった光は同じ分子を使った眼では見ることができません。

この他の場合として、例えばLが大きい領域では無視できた項が、小さい領域で無視できなくなるため、解の様相が大きく異なるということも起こりえます。例えば、空気の粘性は、人間の普段の運動にあまり影響をあたえませんが、虫や微生物に取っては常に大きく効いてきます。

また、Lが大きい場合でしか成立しない物理の式というのもあります。例えば、流体力学などでは、流体を構成する各分子が見えない程度のスケールを前提として、連続変数を使った式を使いますが、分子の大きさが見えるような領域では破綻します。また、原子スケールでは、多くの場合、現象の表現に古典論とは全く違った式である量子力学が要求されます。（古典論と量子論の境目は、必ずしもLだけで決まっているわけではないので、注意が必要ですが）
ーーーー
ところで、
本川達雄著『ゾウの時間 ネズミの時間―サイズの生物学』中公新書
という本は、化学や物理の観点から生物のスケーリングについて書いた書物です。たぶん、面白く読めるのではないかと思います。ご参考まで。

回答No.11

N64

私も大きくなるのでしょうから、＃７さんと同じく、なにも変わらないと思います。

お礼

なにも変わらないはずはないと思うのですが。
見た目はかわらないでしょう。回答にあるように気圧の変化により天候が変わったり、摩擦力が変わったり、いろいろな事が変わってくると思います。

回答No.10

yow

＃３です。一度削除されてしまったときには、こんなおもしろい話のつづきがみられないかと思って、とっても愕然としてしまいました。復活しているようでよかったよかった。

専門家ではないのでわからないのですけど、視力って眼球の大きさに比例するものなのでしょうかね？牛でしたっけ馬でしたっけ、哺乳類で一番眼球が大きいのは。でもあまり視力はありそうにないですけど。となると比例してみえるようにならなそうですね。となると今まで１０軒となりの家ぐらいまでの距離は問題なくみえたのに、おとなりの家までしか見えなくなってしまいますね。なんかコミュニケーションがかわっていきそうですね。人間の場合は視力ですけど、大きくなったからといって、嗅覚が敏感になるようには思えませんね。においを感じる神経が増えて、においをかぎわけることがもっとできるようになるかもしれませんけど、においが空気にのっかってつたわってくる速度はかわりませんね。耳が大きくなって鼓膜が大きくなれば、聴覚は比例して敏感になるような気がしますけど。でも、音が伝わる早さが１０倍になるわけではないですよね。となると、獲物にされてしまう動物にはピンチですね。

前のほうの回答で、自転の速さはかわらなくって太陽を回るのも一年でまわるっていう前提になると、いったいどういう影響があるのか今ひとつわからないんですけど、地球にのっかっていると遠心力でふっとばされそうですね。重力が大きくなって、遠心力も大きくなってプラスマイナスになるのでしょうか？だからあんまり重くならないのかも？

磁気はどうなります？磁気は地球の自転の速さにだけ関係するんでしたっけ？それとも軸からの距離も関係するんでしたっけ？

楽しいですねー、こういう話。大好きです。

お礼

No.2のNAZ0001の答えの方に、注意したら削除されてしまいました。妄想の世界で質問しているのに、そもそもそんなことありえないんだ、なんて答えだったので…。
教えてgooの管理者に、回答がいっぱい付いているので復活してくださいとメールしました。ほとんどの回答者さんが頭の柔らかい方で本当に助かります。

こういうことありえないことを考えるのって楽しいですよね。同じ考えの方がいてうれしいです！

人間の五感に関する見解はおもしろいですね。でも音や臭いが伝わる速度は変わりませんが、その分音を感じる神経や臭いを感じる神経も１０倍なのでその分、能力は高くなると思うんですがね。この分野は専門家じゃないのでわかりませんが。どなたか教えてください。

地球の公転周期が１年ということは太陽の周りを回る速度があがりますね。それもものすごく。しかし太陽の引力もその分大きくなっているので遠心力でふっとばされることなくバランスがとれているんじゃないですかね。これも専門外なのでよくわかりませんけど。

みなさんの意見おもしろいです。まだまだ回答お待ちしています。

回答No.9

moritan2

人間の体が１０倍になったら、体重は１０００倍、でも骨の断面積は１００倍にしかなりません。したがって、体重を支えることができなくなるでしょう。今よりごつい骨格が必要になりますね。また、筋力も断面積に比例するので、いまと同じ比率では立つこともできなくなります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
体重が１０００倍というのは重力を考慮してのことですか？そうだとしたらその通りですね。骨がごつくないとやってけないですね。

回答No.8

Hayashi_Trek

＞原子の大きさが変わらずに、この世に存在するものすべてが１０倍くらい大きくなったら

この状態には
１）原子の個数が増えて10倍
２）原子間の距離が増えて10倍
の２通りが考えられます。
１）の場合は既に意見が出ているので、２）を考えると
長さが10倍だから密度は1/1000となる。
原子の数は変わらないので引力は変わらない。
ただし、重心までの距離（地球半径）が10倍なので重力は約1/100となります。
筋肉の量（分子数）は今と変わらないので、
結果は重力だけが小さくなることになります。
大気圧は分子量は変わらないが重力が1/100なので
おそらく1/100と思われます。

お礼

ご回答ありがとうございます。
原子間の距離が１０倍になってしまうのは、ありえないというか、非常に不安定な状態ですよね。瞬間的に１０倍になってもすぐに安定な状態になろうと、収縮してしまいますね。
なので１）の方の答えをお待ちしています。

回答No.7

noname#46596

＞この世に存在するものすべてが１０倍くらい大きくなったら
空間や定規の目盛りも含めすべてが均等に10倍になるのですから、世の中の風景は変わらないと思います。

変わった発想をしてしまい、すみません。

お礼

ご回答ありがとうございます。
もちろん視覚的には変わりませんね。