プリオシン海岸  プレシオスの鎖


天上のアイスクリーム

生命の溶媒


水の分子模型図



わたくしはそのうへにあぶなくたち
雪と水とのまっしろな二相系をたもち
すきとほるつめたい雫にみちた
このつややかな松のえだから
わたくしのやさしいいもうとの
さいごのたべものをもらっていかう

           「永訣の朝」


 水ははじめ天上からやってきたのかもしれません。彗星というアイスクリームとして。

 水はもちろん地球内部でも作られ、それが地球表面へも出てきてありふれたものとなりましたが、生き物にとってなくてはならないものにもなります。人にとってもそれは揺りかごから墓場まで、水の視点で言えば、産湯から死に水まで。水の融点と沸点が1気圧それぞれ摂氏0度と摂氏100度に設定されたのも万物の基準としてふさわしかったためでしょう。

 それほどに基本的な物質であったため、1883年に水素と酸素の化合物であることが判明するまでは、古代からひとつの元素として扱われていました。そんなに基本的な物質なのに、神さまはなぜ元素にしなかった?

 仏教の教えに、「三界(さんがい)に家なし」というのがあります。人は欲界・色界・無色界という三界のどこにも安住の地がないという教えですが、言い換えれば、人はみな欲界・色界・無色界のどこかに所属して輪廻しています。この教えは物質界にも当てはまり、万物は固体、液体、気体という三相のどこかに棲みつき、圧力と温度によって三相を輪廻しています。しかし、水だけは三界を超越した仏陀よろしく、同時に三相に棲みつくことができます。

朝靄が立つ湖  賢治の詩作品『永訣の朝』では「雪と水とのまっしろな二相系」、「蒼鉛色の暗い雲」(=水蒸気)などと記され、熱にあえぐ妹の息や雪を掬(すく)う賢治の息も白く見えていたはずで、このたった一編の心象スケッチの中だけでも「雪・水・水蒸気」の三相が存在しています。科学的に言えば水蒸気は見えないので、見えた時にはすでに極小の水粒子になってしまっていますけれど。

 また、たとえば冬の湖の朝靄の中に立てば、やはり氷も水も水蒸気も存在しています。実は、そんな環境の場所へ行かなくても、いつでも空を見上げればそこにあります。空に浮かんでいる雲の中に。

 「粘菌惑星」のページで粘菌の生命力について触れましたが、生きているんだか死んでいるんだかよくわからない生物が他にもいます。それは肉眼ではなかなか見えない、ホコリのようなクマムシで、乾燥にとても強い。「強い」というような範疇ではないですな。昔は干からびていても休眠しているんだろうと推測されていたんだそうです。現在ではこの乾燥状態を乾眠(かんみん)と呼んでいます。クリプトビオシスともいいます。

クマムシの乾眠への変異
 活動体   → →   乾眠体

 クマムシは水分率0.05まで干からびて代謝機能も停止しているのに、水を一滴落とせば活動を始めます。実は空気中よりも真空で保存した方が蘇生率がいいんだそうです。環境が120℃でも、マイナス200℃でも問題なし。75000気圧もなんのその。公式記録ではありませんが120年前の乾燥体でもミイラ復活みたいな。放射線もまかせなさい。(※ 2016年1月時点では30年が最長記録です。)

 たった一滴の水が「ホコリ」に生命を与える。これぞまさにいのちの源。このように水は生命にとって基本的な物質であるだけでなく、特異な点においても際だっています。

 自然界の中にあって、なんでも物を溶かす力のある物質とは何か? という設問があったとしたら、科学に関心が薄い人なら、なんらかの酸を思い浮かべるところでしょう。でも、このページを読んでいる人にはすでに既知のことですよね。溶解速度は別として、とにかくほとんどの物質を溶かしてしまうのが水。そのために混ざり物のない水、つまり純粋な水である「純水」の存在は極めて困難なことになります。

 人間界でも「純粋」の存在は極めて困難ですけどね。とにかく、ガラス瓶に純水を入れた時点で、ガラスを溶かしてしまっているのだからどうしょうもない。ウイスキーの水割りだっていちいち言うのが面倒くさいから、「ウイスキーのグラス水割り」を省略して言っているのだよ。

 そういう点では純水は真空とよく似ている。真空パックの製品はスーパーマーケットへ行けばすぐ見つけられるけど、実は真空ではない。宇宙空間に出ても、真空なんてものはないぐらいだから、真空パックなどは空気が薄いという意味でしかないわけだよね。だから「超純水」と呼ばれているものでさえ、やはり不純物が少ないという意味で使われている。実物ではなくて、概念。般若心経でいうところの「空」みたいなもの。

 クマムシの復活も糖であるトレハロースを水で溶かすことで活性化させているらしい。

 さて、小学生でも知っている水の不思議は、他のあらゆる物質と異なって固体が液体よりも密度が低いということ。3.98℃以下になると密度が下がりだし、0度になると1割近くも容積が増えます。この性質のお陰で氷が底に沈んで堆積することを防ぎ、世界中が氷に閉ざされることがありません。まさにこの性質なしに地球が生命の培地となることはなかったのです。

水の惑星、地球  また、分子量の小さい物質ほどそれが通常存在する状態の温度幅が狭くなるはずですが、水はそうなりません。理論値から言えば、零下100℃で凍り、その10度上の零下90℃で沸騰するはずなのですが、地球にはなぜか液体の水が溢れています。

 水はとても反応しやすい物質で、テーブルに置いたコップのそばを叩くだけで波紋が広がります。聖水の効果云々については知りませんが、磁化水など様々な効能をうたう水が存在する理由であり、天体の影響を指摘するバイオタイド仮説やポリウォーターの騒動が生まれてくる背景でもありますね。

 その一方で熱にはなかなか反応しません。鉄と水を比較すれば鉄の方が十倍敏感です。このお陰で地球は宇宙から守られています。しかも、水は規則的に反応せず、35℃〜40℃の温度範囲が一番暖まりやすくなります。ここで何かお気づきのことがあるでしょう。そうです。ほとんどの動物の体温がこの範囲にあります。

 そして毛細管現象によって、水は大地にしみて水を溜め込んで植物の維管束を駆け上がり、動物の体内では血管を循環させて、体の隅々まで行き渡らせています。 このように水が生命に与えている影響について例を書き出したらキリがないです。

 こうした利点を生み出している理由は水素結合にあります。

  水以外の一般的な分子の場合、原子間はは90度、45度、60度と切りの良い規則的な角度で結びつき、等間隔の分子構造を成立させています。水の化学式はH2O。水分子を構成する水素原子と酸素原子ははやり妙なことに常に104.5度です。このため水の分子は密度が高くなったり、低くなったりするような柔軟性を持つことになります。

 水の分子では電荷がプラス側とマイナス側ができており、電気的に見ると他の原子と結びつきやすくなっています。これが溶解力に結びつきます。鉄の錆は酸素との結合によるものですが、これも水が鉄を溶かすことで酸素との結びつきを媒介しています。包丁の水切りはしっかりやりましょう。

水の分子模型  水は無色、無臭、無味であるにかかわらず、こんなふうに酸としても塩基としても振る舞い、活性的です。宇宙を眺めても生命が簡単には見つからない理由の一つは水、つまりH2Oが液体として存在することが稀だからです。氷や蒸気ではなく、喉をうるおしてくれるような水でなくては生命の渇きは癒せない。

 アーサー・C・クラークが『2001年宇宙の旅』で著した石板モノリスが人類の進化を促す触媒であったように、水は人類のみでなく、あらゆる生命体を生み、進化を促す媒体でもあります。宇宙空間で実にモノリスの中は氷で満たされていたのです。


おまへがたべるこのふたわんのゆきに
わたくしはいまこころからいのる
どうかこれが天上のアイスクリームになって
おまへとみんなとに聖い資糧をもたらすように
わたくしのすべてのさいわいをかけてねがう
      
『春と修羅』(初版)の「永訣の朝」より




資  料


人間と水分量

 一般的な生物はクマムシと比べるまでもなく乾燥に弱い。大ざっぱに言って生体の約2/3以上が水で、生物は水袋であると言い換えてもあながち間違いとは言えないほどです。クラゲ96%、魚75%、トマト90%など見た目にも水分たっぷりのものはやはり高い。人は体の部位により水分量はかなり異なるけれど全体ではやはり約2/3です。

 網膜92%、血液90%、脳は75%で、骨でも22%あります。しかし、水も滴(したた)るいい男でも水分量はやはり変わらない。人間は個体で相違が生まれるほど乾燥には耐えられないからです。

 砂漠を歩いて喉をカラカラにさせている時の不足水分はたった2%。意識を失う寸前まで渇いている時で5%。そして、15%前後の渇きで死がやってくる。食べ物を摂らずに人は数週間生き延びることができますが、水なしではせいぜい5日ぐらいしか生きのびれない。

 ただし、2/3という水分量は成人の場合で、生まれたばかりでは97%。こりゃクラゲだ......(^_^) 胎児で9割、新生児8割、子どもは7割となります。だから大人である自分が大丈夫だからと子どもたちを同じように扱ってはいけない。

 成長するにつれて水分量が減っていく理由は、脂肪が増えてくるからだといわれています。だから男に比べると女の水分量は少ない。また、細胞内の水分が失われている老人はさらに減ることになる。ミイラの水分量は知らない。


過冷却

 賢治作品の童話や詩に登場する語彙(ごい)としてよく知られているものです。それは『インドラの網』、『阿耨達池幻想曲(あのくたっちげんそうきょく)』。「こいつは過冷却の水だ。氷相当官なのだ」。

過冷却の水  この現象は水に限りませんが、水の場合では摂氏零度以下でも凍結しない状態をいいます。水をゆっくりと静かに冷やしていくことでこの状態を作り出すことができます。上空の雲の中にも過冷却水があり、これで飛行機の翼が凍り付いて墜落という事故も起こります。-20℃ぐらいまで冷えている水滴もあるそうです。実験では極微小粒子ならば-40℃ぐらいまで可能とのこと。逆に言えば、それ以下では確実に凍るといえます。

 蔵王の樹氷も過冷却の水滴が作り出しています。

 水は固体である氷と異なり分子が運動しているので、その分運動エネルギーが高い状態にあります。この過冷却水に衝撃が与えられると、運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、水は0℃まで一旦上昇してから一瞬にして凍ります。逆に水に熱を与えると、運動エネルギーに変換されて、沸騰という激しい動きがおこります。

 こんな過冷却の現象を利用して、氷柱シャーベットが作れます。ネット上にいろんな作り方が出ていますのでお試しあれ。


水と油

 水はその電気的な性質について本文で触れたように電気的な偏りが大きいです。このため電気的な偏りが大きい分子はやはり水に溶けやすいということになります。食塩は代表的ですね。こういう分子を「極性分子」と呼んでいます。

 極性と言えば磁石を連想しますが、そのとおりです。磁石とプラスチックがくっつかないのと同じで、水と油は混ざりません。油は電気的な偏りがない「非極性分子」だからです。

 油を落とすのに水と石けんを使いますが、これは石鹸が極性部分と非極性部分の両方を含んでいるからです。世の中には破壊分子と呼ばれる物騒な人々もいますが、石鹸は水と油をの仲を取り持つ平和分子です。


磁化水とクラスター

 磁化水とは磁気処理水のこと。永久磁石のN極とS極の間を流速2m/s以上で通したものです。家庭ではなじみのないものですが、工業や農業の分野で利用されています。効能はパイプの水垢や赤錆の付着を防ぐとか、コンクリートを練ると強度が増すとか、植物の発芽や成長を促進する等です。どれも経験的に知られていたことであって、科学的に証明されているものではないようです。

 磁化水の原因のひとつに水のクラスターが小さくなるという説があります。水は単独の分子だけが集まっている状態で存在しているわけではありません。単独でいるものと、水素結合により分子の集合体を組んでいるものがあります。このグループをクラスターと呼びます。

 グループには大きなものも小さなものもあり、クラスターの鎖が切れて細分化されることにより浸透性が高まるという考えのようです。水分子が微少なスペースにまで入り込めるようになるというわけです。雪解け水の効能も同じような理屈のようです。

 しかし、水が活性的であるように、クラスターも短時間で結合と分離を繰り返しているので理屈に合わないという批判もあります。「みずもの」という言葉通り、とにかく水のことはわからないですね。ちなみに氷の結晶は6つの水素分子で出来ています。湿度と温度でいろんな形になりますが、基本はすべて6角形になります。


氷が水に浮くわけ


水の分子模型氷の分子模型
水の分子氷の分子

 液体から固体になる時に体積が増える物質は水だけです。これは分子の結合に秘密があります。「磁化水とクラスター」の項で記したように、水の分子は凍ると結晶化して六角形になるので、隙間(すきま)が生じるようになります。本文で説明した104度という角度がその理由です。隙間ができるということは密度が低くなるわけですから水より軽くなり浮くことになります。

 H2Oの密度が一番高いのは4℃の水です。水面が凍り付いても底には一番重い4℃の水があるわけで、水棲動物が凍りつかないで済む理由がここにあります。



         の解説


ひとつのげんそ 地球を眺めたときに自然と目に入ってくるものが大地であったり、海や川であったり、空であったりするように、古代ギリシャではヘシオドスは大地、タレスは水、アナクシメネスは空気が根本の成分と考えたようです。その後のヘラクレイトスは万物流転の象徴として火が根本であるとしました。そしてエンペドクレスはこれらを統合して土・水・空気・火を四元素説として唱え、これが一般的に流布することになります。後の世のアリストテレスは一元論なのですが、この四元素説も受け継いでいます。
 土、水、空気は固体、液体、気体という形のあるものの相と合致し、形のない火はエネルギーに相当するというわけで、なかなかよく出来た説です。古代の人々が納得するのも頷けますね。実際、インドでも地・水・風・火という具合で、ほぼ同じです。
 中国から広まった東洋では五行説として、万物は木・火・土・金・水の5種類の元素と考えられました。これは当時5つの惑星が観測されていたからだとする説もあります、そして、やはり惑星のように、これらの元素は互いに流転循環するものと考えていたようです。
えいけつのあさ
けふのうちに
とほくへいってしまふわたくしのいもうとよ
みぞれがふっておもてはへんにあかるいのだ
(あめゆじゅとてちてけんじゃ)
うすあかくいっさう陰惨な雲から
みぞれはびちょびちょふってくる
(あめゆじゅとてちてけんじゃ)
青い蓴菜〔じゅんさい〕のもやうのついた
これらふたつのかけた陶椀に
おまへがたべるあめゆきをとらうとして
わたくしはまがったてっぽうだまのやうに
このくらいみぞれのなかに飛びだした
   (あめゆじゅとてちてけんじゃ)
蒼鉛〔さうえん〕いろの暗い雲から
みぞれはびちょびちょ沈んでくる
ああとし子
死ぬといふいまごろになって
わたくしをいっしゃうあかるくするために
こんなさっぱりした雪のひとわんを
おまへはわたくしにたのんだのだ
ありがたうわたくしのけなげないもうとよ
わたくしもまっすぐにすすんでいくから
   (あめゆじゅとてちてけんじゃ)
はげしいはげしい熱やあえぎのあひだから
おまへはわたくしにたのんだのだ
 銀河や太陽、気圏などとよばれたせかいの
そらからおちた雪のさいごのひとわんを……
…ふたきれのみかげせきざいに
みぞれはさびしくたまってゐる
わたくしはそのうへにあぶなくたち
雪と水とのまっしろな二相系〔にさうけい〕をたもち
すきとほるつめたい雫にみちた
このつややかな松のえだから
わたくしのやさしいいもうとの
さいごのたべものをもらっていかう
わたしたちがいっしょにそだってきたあひだ
みなれたちゃわんのこの藍のもやうにも
もうけふおまへはわかれてしまふ
(Ora Orade Shitori egumo)
ほんたうにけふおまへはわかれてしまふ
あああのとざされた病室の
くらいびゃうぶやかやのなかに
やさしくあをじろく燃えてゐる
わたくしのけなげないもうとよ
この雪はどこをえらばうにも
あんまりどこもまっしろなのだ
あんなおそろしいみだれたそらから
このうつくしい雪がきたのだ
   (うまれでくるたて
    こんどはこたにわりやのごとばかりで
    くるしまなあよにうまれてくる)
おまへがたべるこのふたわんのゆきに
わたくしはいまこころからいのる
どうかこれが天上のアイスクリームになって
おまへとみんなとに聖い資糧をもたらすやうに
わたくしのすべてのさいはひをかけてねがふ
くまむし クマムシ  あまり知られていない生物でしたが、最近はTVでもよくお目にかかります。体長1mm前後の、歩く姿が熊に似た緩歩(かんぽ)動物です。日本には30種類ぐらいいるそうです。
 2007年に乾眠状態にあるクマムシを宇宙空間に晒すという実験が行われました。ご存じのように、宇宙空間は生命にとっては最悪の環境です。そして、やっぱり生きて帰ってきました。
 面白い記事としては「現代思想」(2001年2月臨時増刊「システム・生命論の未来」に『生き返るクマムシ』があります。
とれはろーす トレハロースの結晶  トレハロースとはDグルコースの非還元性ニ糖類です。ニ糖類では砂糖(スクロース)と同類で天然のものです。自然界の多くの動・植物や微生物中にあるもので、高い保水力を持ち、食品や化粧品に使われています。
クマムシは乾燥状態になると体内のグルコースをトレハロースに変えて乾眠しています。同じように乾燥に耐える砂漠のイワヒバや、ネムリユスリカの幼虫、シーモンキーの卵、酵母なども同じ仕組みです。また、生物は乾燥対策ばかりではなく、凍結対策としてもトレハロースを利用しています。細胞内の凍結を防ぐことで細胞破壊を免れているのです。
 動物ではエビや昆虫類に含まれ、多くの昆虫の血糖はトレハロースで、グルコースに変えて利用しています。植物ではひまわりの種子、海藻類などに、そのほか、菌類や酵母などでも利用されています。干し椎茸が水で戻るのもトレハロースの働きです。
ぽりうぉーたー 1966年、ソ連のボリス・デリャーギンが水をガラスの毛細管に通すと普通の水の15倍の粘性と1.4倍の熱膨張率をもち、融点はマイナス15度から30度、沸点は400度以上になると発表しました。世界中で追試がなされましたが、結果はまちまち。しかし、中には強い水素結合を示すものもあり、多くの分子が結合しているという意味でポリウォーター(重合水)と呼ばれるようになります。
 不純物が混ざっているのではないか、自然界では見つからない等の批判を受けながらも世界中で研究が続けられましたが、1973年にデリャーギン自身がガラスと水との界面で不純物が溶けこむことを証明して、「ポリウォーター事件」は幕を下ろしました。バカげた事件というよりも、科学的に有用な事件であったように思えます。
2001ねん
うちゅうのたび
「SF映画選」で取り上げています。そちらを参照してください。

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