波動が示す調和と均衡の世界 part.01

정명석 정명석목사 정명석교주 정명석총재 jms 월명동 기독교복음선교회 과학 하나님 과학적하나님

分かってみると、この世のすべてのものは振動している

子供の頃、誰もが一度は静かな湖畔で小石を投げてみたことだろう。天真爛漫な子供たちが湖畔で小石を投げる姿を詩人が見たなら、すぐに感動的な詩想が思い浮かぶことだろう。しかし、物理学者がこの場面を見たとしたら、純粋な童心を思い浮かべたり、感動的な詩想を思い浮かべたりするよりは、残念ながら波動方程式を思い浮かべる可能性が大きい。

r分の1で減少する空間的エネルギーの流束（flux）と水の粘性による波動の減衰......。
物理学者は深刻な表情を浮かべる。小さな湖で始まった考えは、すぐに我々が生きている宇宙と生に対する考えへと深さを増して、考えのピリオドを打つ。
「神様が創造されたこの世界は本当に神秘的で、幽玄だなあ！」美しい湖畔で頬杖をついて、深刻な表情をしていた物理学者は、今はもう喜びの笑みを浮かべている。

穏やかに波が広がる波動現象は、小さな湖畔に限った現象ではない。波動現象は宇宙全体にわたって広範囲に現れる。現象の基本は湖畔でも宇宙でも関係なく、同じだからである。だから湖の中の波の規模を拡大して考えると、天文現象を理解することができるし、縮小して考えると、目に見えないミクロ（microscopic）現象を理解することができる。分かってみると、この世のすべてのものは振動している。波動は、振動が空間的に伝播される現象である。

台風が吹いてもびくともしそうにない高層ビルや大型土木建築物も、目立たないだけで、固有な周波数を持って絶えず振動している。1940年11月7日に起きた米国のタコマ（Tacoma）橋の崩壊事件は、建物の固有周波数の重要性を目に見せた事件である。海辺の海峡に建設されたこの橋は853mに及ぶ巨大な吊り橋で、秒速53mの強風にもびくともしないように丈夫に設計されていたが、事件当日わずか秒速19mの風に崩れた。

タコマ橋の崩壊 https://youtu.be/7mF28cp1hGg

崩壊の原因は、共振にあった。ブランコを押す時、ブランコの振動周期に合わせて押してあげると、ブランコの振幅がだんだん大きくなる。これと同じく、建物の固有振動数に合わせて外部の力が加わると、振動がますます増幅される。タコマ橋では、風が橋にぶつかって渦が発生する振動数と固有振動数が合致して共振を起こした。

風が橋梁を通り過ぎて作った渦を流体力学ではカルマン渦（Karman vortex）と呼ぶ。渦は渦巻く様子の流れをいい、水の流れが強い谷で簡単に見ることができる。
水や風の流れが、長い円筒形の構造物やエアフォイル（airfoil、飛行機の翼の形の構造物）を横切って流れると、カルマン渦が発生する。旗が風が吹く方に平らに広がらずにはためく理由も、旗竿を通り過ぎた風が作ったカルマン渦のせいである。
高速の空気の流れが高い山などを通る場合、気象写真に巨大なカルマン渦が写ることもある。
韓国済州島の中央には漢拏山が円錐形にそびえていて、強い風が漢拏山を通過すると、カルマン渦が形成される。