光の源
08/31/2008 (Sun)
●光の源
「核反応」
「荷電粒子のエネルギー変化」
「重力エネルギーの解放」
「ビッグバン」
可視光を自ら放つということは、
そのためのエネルギーを調達しなければならない。
前節で書いたように、その調達方法の一つが「核融合反応」。
実際の反応の原理については次節「太陽の恒常性」にて。
(ちなみに、原子力発電所の核反応は「核『分裂』反応」で原理は異なる。水素原子は核が融合することでエネルギーの低い状態になりエネルギーを放出するが、ある種のウランは核に陽子や中性子を「詰め込みすぎ」ているような状態なので分裂したほうがエネルギー的に低くなりその際にエネルギーを放出する。
[高校物理の教科書の最終章あたりに載っている内容]:http://www.bekkoame.ne.jp/~kitamula/koukoubuturibook.htm)
他にも光を放出させる過程があり、
電気を帯びた粒子(荷電粒子)が加速(または減速)されたときの放出である。
光は「電磁波」とも呼ばれ、これは電気や磁場の変動に伴い放出されるエネルギーの媒体となるものが光(光子)だからである。
磁場が強いところ、たとえばパルサーと呼ばれる強磁場高密度星の、特に磁束密度が高まる磁極では荷電粒子が加速されて電磁波が放出され、
なおかつパルサーが自転しているために(一般に磁軸と回転軸は異なる。地球も。)、まるで灯台のように規則正しく光がこちらへやってくることもある。
(パルサー:http://spaceinfo.jaxa.jp/ja/pulsar.html)
さらに「蛍光」という現象もある。
これは原子のもつ電子のエネルギー変化によって光が放出される。
もっとも根本的なエネルギー調達法は、「重力エネルギーの解放」である。
恒星はもともと巨大分子雲(分子ガスやチリの集まり)が収縮してできたもの。
分子雲自体は元から太陽ほど熱かったわけではないが、雲が収縮して質量が集まることで重力によるエネルギーが運動エネルギーに変換され、最終的には温度が核融合反応の始まる1000万度以上(に相当するエネルギー)まで上昇する。
この「重力エネルギーの解放」で光る別な天体がある。
それがブラックホールや中性子星などである。
以降の節「ブラックホールを包む光」で解説。
そしてもう一つ、ビッグバン由来の光というものがある。
宇宙は膨張しているので単純に時間を遡れば宇宙はとても小さくなり、「重力エネルギーの解放」という点から見ても、宇宙初期はとてもエネルギーが高い状態だったことになる。
ビッグバンが起こっていた時はまさに「火の玉宇宙」であり、その温度に対応する光に満ちていたと考えられる。
この光は今でも宇宙を満たしていて、それが「宇宙背景放射」と呼ばれている。
ビッグバン当時の光のエネルギーは高かったが、宇宙膨張によってエネルギーが下がり、地球周辺では約3ケルビンの温度に対応するエネルギーを持っている。
しかし、そのエネルギー源はいったい何なのか?
つまり、そもそもの重力エネルギーはどこからやってきたのか、またはどうして生まれたのか。
これをたどっていくと、「宇宙とは何なのか」という問題に行き着く。
この問題を解こうとしても「時空と重力の関係」が難しくなるらしい。
それについては今後の「超弦理論」や「ループ量子重力理論」の発展に期待。
「太陽の恒常性」につづく。
「核反応」
「荷電粒子のエネルギー変化」
「重力エネルギーの解放」
「ビッグバン」
可視光を自ら放つということは、
そのためのエネルギーを調達しなければならない。
前節で書いたように、その調達方法の一つが「核融合反応」。
実際の反応の原理については次節「太陽の恒常性」にて。
(ちなみに、原子力発電所の核反応は「核『分裂』反応」で原理は異なる。水素原子は核が融合することでエネルギーの低い状態になりエネルギーを放出するが、ある種のウランは核に陽子や中性子を「詰め込みすぎ」ているような状態なので分裂したほうがエネルギー的に低くなりその際にエネルギーを放出する。
[高校物理の教科書の最終章あたりに載っている内容]:http://www.bekkoame.ne.jp/~kitamula/koukoubuturibook.htm)
他にも光を放出させる過程があり、
電気を帯びた粒子(荷電粒子)が加速(または減速)されたときの放出である。
光は「電磁波」とも呼ばれ、これは電気や磁場の変動に伴い放出されるエネルギーの媒体となるものが光(光子)だからである。
磁場が強いところ、たとえばパルサーと呼ばれる強磁場高密度星の、特に磁束密度が高まる磁極では荷電粒子が加速されて電磁波が放出され、
なおかつパルサーが自転しているために(一般に磁軸と回転軸は異なる。地球も。)、まるで灯台のように規則正しく光がこちらへやってくることもある。
(パルサー:http://spaceinfo.jaxa.jp/ja/pulsar.html)
さらに「蛍光」という現象もある。
これは原子のもつ電子のエネルギー変化によって光が放出される。
もっとも根本的なエネルギー調達法は、「重力エネルギーの解放」である。
恒星はもともと巨大分子雲(分子ガスやチリの集まり)が収縮してできたもの。
分子雲自体は元から太陽ほど熱かったわけではないが、雲が収縮して質量が集まることで重力によるエネルギーが運動エネルギーに変換され、最終的には温度が核融合反応の始まる1000万度以上(に相当するエネルギー)まで上昇する。
この「重力エネルギーの解放」で光る別な天体がある。
それがブラックホールや中性子星などである。
以降の節「ブラックホールを包む光」で解説。
そしてもう一つ、ビッグバン由来の光というものがある。
宇宙は膨張しているので単純に時間を遡れば宇宙はとても小さくなり、「重力エネルギーの解放」という点から見ても、宇宙初期はとてもエネルギーが高い状態だったことになる。
ビッグバンが起こっていた時はまさに「火の玉宇宙」であり、その温度に対応する光に満ちていたと考えられる。
この光は今でも宇宙を満たしていて、それが「宇宙背景放射」と呼ばれている。
ビッグバン当時の光のエネルギーは高かったが、宇宙膨張によってエネルギーが下がり、地球周辺では約3ケルビンの温度に対応するエネルギーを持っている。
しかし、そのエネルギー源はいったい何なのか?
つまり、そもそもの重力エネルギーはどこからやってきたのか、またはどうして生まれたのか。
これをたどっていくと、「宇宙とは何なのか」という問題に行き着く。
この問題を解こうとしても「時空と重力の関係」が難しくなるらしい。
それについては今後の「超弦理論」や「ループ量子重力理論」の発展に期待。
「太陽の恒常性」につづく。
星と「星」との区別
08/31/2008 (Sun)
●恒星とそれ以外の「星」との区別
昔、天文学の一般講演のお手伝いをしたときに一般の方から質問された。
「木星は太陽のようにとっても熱いんですか?」
これは、木星が太陽と同じ恒星の仲間で、木星も自ら光を放っていたら木星もそれなりに熱いということになるだろう。
(実際は木星の表面温度はマイナス100℃くらいとなっていますが、木星はガス惑星なので、どこを表面としているのでしょうか?木星も黒体放射として「表面」温度を算出しているのでしょうか?)
日本語の場合、なぜだか、月などの衛星、水星などの惑星、太陽などの恒星、そして彗星などの名前に「星」の字が付ついている。
(ちなみに英語では、衛星はsatellite、惑星はplanet、恒星はstar、彗星はcometという具合に「star」はこの中では恒星にしか付かない。)
この「星」が付くネーミングと「星は光る」というイメージがごっちゃになり、少しばかり誤解を生んでいるのかもしれない。
たしかに名前に「星」がついている天体は光っているのだが、
「自ら生み出したエネルギーで光を放っている」わけではない。
もちろん、ここでいう光というのは「可視光」のこと。
可視域外の光ならば、温度をもつ全ての物体から発せられている。
(例えば赤外線、遠赤外線、電波など。ちなみに説明はややこしくなるが、宇宙空間は約3ケルビンの光で満たされている。)
実際に「可視光」を放つ天体で代表的なものは恒星(超新星を含むとする)で、その他にも高密度星(白色矮星や中性子星)が突発的に核融合を起こす激変星(新星など)がある。
光っているように見える衛星や惑星は近くの恒星からの光を反射している。
彗星は太陽に近づくにつれ摩擦熱が発生し、噴出してきたガスが照らされたり熱によってイオン化されたガスが光りだして見える。
すべては太陽のおかげ。
このようにいろいろな天体を照らし出す恒星などの光エネルギーの源とは?
それは核融合反応によるものであり、その大本となるのが「重力エネルギーの解放」である。
「光の源」につづく。
昔、天文学の一般講演のお手伝いをしたときに一般の方から質問された。
「木星は太陽のようにとっても熱いんですか?」
これは、木星が太陽と同じ恒星の仲間で、木星も自ら光を放っていたら木星もそれなりに熱いということになるだろう。
(実際は木星の表面温度はマイナス100℃くらいとなっていますが、木星はガス惑星なので、どこを表面としているのでしょうか?木星も黒体放射として「表面」温度を算出しているのでしょうか?)
日本語の場合、なぜだか、月などの衛星、水星などの惑星、太陽などの恒星、そして彗星などの名前に「星」の字が付ついている。
(ちなみに英語では、衛星はsatellite、惑星はplanet、恒星はstar、彗星はcometという具合に「star」はこの中では恒星にしか付かない。)
この「星」が付くネーミングと「星は光る」というイメージがごっちゃになり、少しばかり誤解を生んでいるのかもしれない。
たしかに名前に「星」がついている天体は光っているのだが、
「自ら生み出したエネルギーで光を放っている」わけではない。
もちろん、ここでいう光というのは「可視光」のこと。
可視域外の光ならば、温度をもつ全ての物体から発せられている。
(例えば赤外線、遠赤外線、電波など。ちなみに説明はややこしくなるが、宇宙空間は約3ケルビンの光で満たされている。)
実際に「可視光」を放つ天体で代表的なものは恒星(超新星を含むとする)で、その他にも高密度星(白色矮星や中性子星)が突発的に核融合を起こす激変星(新星など)がある。
光っているように見える衛星や惑星は近くの恒星からの光を反射している。
彗星は太陽に近づくにつれ摩擦熱が発生し、噴出してきたガスが照らされたり熱によってイオン化されたガスが光りだして見える。
すべては太陽のおかげ。
このようにいろいろな天体を照らし出す恒星などの光エネルギーの源とは?
それは核融合反応によるものであり、その大本となるのが「重力エネルギーの解放」である。
「光の源」につづく。
お手本
08/30/2008 (Sat)
たこ焼きとタンパク質と気功
08/29/2008 (Fri)
この夏は暑さ対策のために熱い湯船に浸かるようにしている。
今年の最高気温は36℃くらいまでだったかな。
もうそんなに上がることはないと思うが、36℃くらいで倒れないように設定は39〜40℃。
死なない程度に長く浸かるようにしている。
最初は熱くてヒリヒリするくらいだけれど、時間がたつと体がジンジンしてきてちょうどいい。
そこでふと思った。
人の肌はどのくらいの熱さまで「慣れる」ことができるのだろうか。
手のひらは比較的皮膚の層が厚いので、湯飲みを持つときにけっこう熱くても少しは耐えられる。
「指先に気を集中すれば熱くても持っていられる」と言っていた友達がいたが、あれは事実なのだろうか。たしかにあの人は気功について興味があると言っていた。
なんにせよ、火傷になってしまう化学的な限界温度があるはず。
ところで、蛸は軟体動物だが茹でると歯ごたえが出てくる。
これはタンパク質の変性だろう。
柔軟なタンパク質でできた細胞骨格(コラーゲンなど)が熱によって構造が変化して凝縮したり構造が変化して硬くなる。
タンパク質でできた酵素などは、その3次元構造自体が重要な働きをしているので、変性して形が変わってしまうと、もはや使い物にならなくなり、逆に正常な機能を阻害してしまう恐れもある。
卵を茹でるとゆで卵になったり、肉を焼くと縮こまるのもタンパク質の変性。
完全な変性はもう元には戻れない。
しかし、部分的な変性は細胞が代謝していれば修復機能(ヒートショックプロテインなどの働き)によって変性、凝縮したタンパク質を解きほぐし、ある程度は修復できる。修復できない分子は分解される。
変性が細胞の大部分にまで及んでしまうと、もはやその細胞は死へ向うスイッチが入り、代謝から切り離される。
皮膚移植が必要となる大火傷は、皮膚組織の底の層にある皮膚の幹細胞(女王アリのように次々と細胞を増殖させる皮膚細胞の親)が死んでしまっている状態。
このようにして、普通の細胞は熱によってあっけなく壊されてしまう。
だから、「煮沸して殺菌をする」ということができる。
しかし、驚くことに、熱に強い細胞がこの世には存在する。
その名も「好熱菌」や「超好熱菌」と呼ばれる菌類の一種である。
これらの菌は普通の細胞よりも細胞が正常に活動できる適性温度が高い。
超好熱菌は温泉の源泉の噴出孔付近で見つかっているので、100℃以上(深海底の高圧下では水温は100℃を越える)の環境で生命を維持している。
詳しくは↓。
(この本には微生物の分類や、微生物の力を借りているアルコール飲料全般の醸造の仕組みも載っている。)
この菌の作るタンパク質は構造や結合の仕方が違うのだろう。
熱によってバラバラにならない強固な結合。
耐熱プラスチック容器のポリプロピレンは120℃まで耐えられる。
PETボトルは50℃くらい。
とすると、ペットボトルよりも強く結びついているということか。
そう考えるとなかなかたいした細菌だ。
そんな菌がいたら煮沸しても意味がないじゃない!
と思うかもしれないが、それらの菌にとって私たちの住む世界は「超極寒」なので、元気に増殖できないので数は相当少ないようです。
(ちなみにこういう極限環境(超高温、飽和塩水、石油の中など)に適応する菌は「古細菌(アーケア)」という仲間で、それら性質を利用しようというバイオテクノロジー技術が進行中。)
細胞にはそれぞれの適性温度がある。
人間の指先は歳を取れば角質層が厚くなり別の意味で多少は熱に強くなるが、それでも限界はあるはずだ。
さてさて、「気」を集中した指先はタンパク質の構造に変化が見られるのか否か。
口の中に「気」を集中させればアツアツのたこ焼きを食べても平気でいられるのか否か。
たこ焼き食いて〜。
東京でたこ焼きっていったら、「銀だこ」以外にある?

今年の最高気温は36℃くらいまでだったかな。
もうそんなに上がることはないと思うが、36℃くらいで倒れないように設定は39〜40℃。
死なない程度に長く浸かるようにしている。
最初は熱くてヒリヒリするくらいだけれど、時間がたつと体がジンジンしてきてちょうどいい。
そこでふと思った。
人の肌はどのくらいの熱さまで「慣れる」ことができるのだろうか。
手のひらは比較的皮膚の層が厚いので、湯飲みを持つときにけっこう熱くても少しは耐えられる。
「指先に気を集中すれば熱くても持っていられる」と言っていた友達がいたが、あれは事実なのだろうか。たしかにあの人は気功について興味があると言っていた。
なんにせよ、火傷になってしまう化学的な限界温度があるはず。
ところで、蛸は軟体動物だが茹でると歯ごたえが出てくる。
これはタンパク質の変性だろう。
柔軟なタンパク質でできた細胞骨格(コラーゲンなど)が熱によって構造が変化して凝縮したり構造が変化して硬くなる。
タンパク質でできた酵素などは、その3次元構造自体が重要な働きをしているので、変性して形が変わってしまうと、もはや使い物にならなくなり、逆に正常な機能を阻害してしまう恐れもある。
卵を茹でるとゆで卵になったり、肉を焼くと縮こまるのもタンパク質の変性。
完全な変性はもう元には戻れない。
しかし、部分的な変性は細胞が代謝していれば修復機能(ヒートショックプロテインなどの働き)によって変性、凝縮したタンパク質を解きほぐし、ある程度は修復できる。修復できない分子は分解される。
変性が細胞の大部分にまで及んでしまうと、もはやその細胞は死へ向うスイッチが入り、代謝から切り離される。
皮膚移植が必要となる大火傷は、皮膚組織の底の層にある皮膚の幹細胞(女王アリのように次々と細胞を増殖させる皮膚細胞の親)が死んでしまっている状態。
このようにして、普通の細胞は熱によってあっけなく壊されてしまう。
だから、「煮沸して殺菌をする」ということができる。
しかし、驚くことに、熱に強い細胞がこの世には存在する。
その名も「好熱菌」や「超好熱菌」と呼ばれる菌類の一種である。
これらの菌は普通の細胞よりも細胞が正常に活動できる適性温度が高い。
超好熱菌は温泉の源泉の噴出孔付近で見つかっているので、100℃以上(深海底の高圧下では水温は100℃を越える)の環境で生命を維持している。
詳しくは↓。
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この菌の作るタンパク質は構造や結合の仕方が違うのだろう。
熱によってバラバラにならない強固な結合。
耐熱プラスチック容器のポリプロピレンは120℃まで耐えられる。
PETボトルは50℃くらい。
とすると、ペットボトルよりも強く結びついているということか。
そう考えるとなかなかたいした細菌だ。
そんな菌がいたら煮沸しても意味がないじゃない!
と思うかもしれないが、それらの菌にとって私たちの住む世界は「超極寒」なので、元気に増殖できないので数は相当少ないようです。
(ちなみにこういう極限環境(超高温、飽和塩水、石油の中など)に適応する菌は「古細菌(アーケア)」という仲間で、それら性質を利用しようというバイオテクノロジー技術が進行中。)
細胞にはそれぞれの適性温度がある。
人間の指先は歳を取れば角質層が厚くなり別の意味で多少は熱に強くなるが、それでも限界はあるはずだ。
さてさて、「気」を集中した指先はタンパク質の構造に変化が見られるのか否か。
口の中に「気」を集中させればアツアツのたこ焼きを食べても平気でいられるのか否か。
たこ焼き食いて〜。
東京でたこ焼きっていったら、「銀だこ」以外にある?

Dawn
08/25/2008 (Mon)
久々に模様替え。
今回は、
「太陽系の夜明け」をイメージしました。
太陽のような恒星は宇宙空間の巨大なガス雲が凝縮してできたもの。
ガスの中には太陽の卵だけではなく、惑星の卵も同時に形成されていく。
巨大なガス雲が凝縮していき、
原始太陽の内部で核融合反応が始まると、
生み出されたその莫大なエネルギーが光となって太陽系を照らし始め、
さらに、その光の圧力と恒星から噴出す粒子の「恒星風」によって、
細かなチリに包まれていた惑星間空間が一掃される。
その状況をイメージして作りました。
ちゃんと恒星風の衝撃波面(のようなもの)も作ってみました。
本当のところ、
出来立ての惑星はもっと赤熱しているかもしれませんが。。。

(GIMPで作成)
今回は、
「太陽系の夜明け」をイメージしました。
太陽のような恒星は宇宙空間の巨大なガス雲が凝縮してできたもの。
ガスの中には太陽の卵だけではなく、惑星の卵も同時に形成されていく。
巨大なガス雲が凝縮していき、
原始太陽の内部で核融合反応が始まると、
生み出されたその莫大なエネルギーが光となって太陽系を照らし始め、
さらに、その光の圧力と恒星から噴出す粒子の「恒星風」によって、
細かなチリに包まれていた惑星間空間が一掃される。
その状況をイメージして作りました。
ちゃんと恒星風の衝撃波面(のようなもの)も作ってみました。
本当のところ、
出来立ての惑星はもっと赤熱しているかもしれませんが。。。

(GIMPで作成)
あると嬉しい
08/25/2008 (Mon)
夏って、すぐに冷たい飲み物が欲しくなる。
冷蔵庫を開けると、
いくつかの飲み物がある。
「どれにしよう、かな、あ、こっちにしようかな」
と、逡巡してしまう。
こうしている間にも、冷蔵庫の温度が上がり、
電気代が余計にかかる。
開ける前に冷蔵庫の中身が見えていたら嬉しいのだけど。
それに、実家の冷蔵庫は夏には飲み物でギュウギュウ詰め。
奥が見えず、不便極まりない。
なんかいい対策はないものかと思って、
「中身の見える冷蔵庫」
「飲み物専用の小型冷蔵庫」
を探してみた。
そして、
よさそうなものが見つかった。
2リットルペットボトルが5本も入る。
それに、中も見れる。
冬にも温かい飲み物用に使える。
申し分ない。
ただ、
困ったことに、
台所に置き場が、ない。
そろそろ、
台所の構造改革が必要なのでは。
冷蔵庫を開けると、
いくつかの飲み物がある。
「どれにしよう、かな、あ、こっちにしようかな」
と、逡巡してしまう。
こうしている間にも、冷蔵庫の温度が上がり、
電気代が余計にかかる。
開ける前に冷蔵庫の中身が見えていたら嬉しいのだけど。
それに、実家の冷蔵庫は夏には飲み物でギュウギュウ詰め。
奥が見えず、不便極まりない。
なんかいい対策はないものかと思って、
「中身の見える冷蔵庫」
「飲み物専用の小型冷蔵庫」
を探してみた。
そして、
よさそうなものが見つかった。
![]() | マサオコーポレーション デジタル温度設定機能付きポータブル保冷温庫25リットル レッド MSO-R625(R) 商品詳細を見る |
2リットルペットボトルが5本も入る。
それに、中も見れる。
冬にも温かい飲み物用に使える。
申し分ない。
ただ、
困ったことに、
台所に置き場が、ない。
そろそろ、
台所の構造改革が必要なのでは。
openmp
08/23/2008 (Sat)
[研究道具メモ]

数値計算プログラムには繰り返しの計算がつきものだ。
変数を変えて繰り返し同じ手順をウン千回、ウン万回行うこともある。
でも計算するのはコンピュータだから、
手間がかかるわけではない。
ただ、時間が相当かかる場合がある。
計算時間を軽くするプログラムを思いついた時は快感だが、
短縮には限界がある。
一昔前までの常識では、(といっても3年前ぐらいまでか?)
一つの標準的なパソコンにおいてCPUという頭脳が一つしか利用できなかった。
だから、パソコンをいくつかつなげてその繰り返し作業を分担(並列計算)をして、
計算時間を短くしていた。
しかし今は、
一つのパソコンの中にCPUは一つということは変わっていないのだが、
あたかも左脳と右脳が別々の思考回路を持っているかのように、
一つのCPUでありながら同時に2つの別個の演算を行うことができる。
それが最近のPCの定番となっている「デュアルコア」。
そんな2つの頭脳を持ちながら、
普通にやると数値計算では片方の脳しか使ってくれない。
そこで「2つ使いなさい」という命令をプログラムに加えると、
CPU使用率が確かに100%になるのだ。
つまり、計算時間はほぼ半減。
これが、ようやく自分の計算機でもできるようになった。
そりゃあもう、嬉しいのなんのって(^o^)
・・・ていうか、遅すぎた。。。
---------------------------------
並列計算用のプログラムの作り方には、
「openmp」や「MPI(Message Passing Interface)」というものがあるが、
「openmp」は「MPI」の簡易版みたいなもの。
プログラムが完全に安全かどうかは別として、
openmpのほうが命令が単純。
cygwinやLinuxのcコンパイラであるgccでは、
バージョン4.2以降がopenmpの使える「GOMP」に対応している。
少々高いが、有償のIntelコンパイラのうち一番新しいのにはもちろん対応している。
その計算例をメモ。
----------------------------------
//---- cの台形公式によるf(x)の数値積分S ----//
//普通の場合
S=0.0;
h=(MAXX-MINX)/(double)IMAX;
x=MINX;
y1=f(x);
for(i=0;i<IMAX;i++){
x+=h;
y2=f(x);
S+=0.5*h*(y1+y2);
y1=y2;
}
//openmpの場合
S=0.0;
h=(MAXX-MINX)/(double)IMAX;
#pragma omp parallel private(i,y1,y2,x)
{
#pragma omp for reduction(+:S)
for(i=0;i<IMAX;i++){
x=MINX+(double)i*h;
y1=f(x);
y2=f(x+h);
S+=0.5*h*(y1+y2);
}
}
--------------------------
まず、「#pragma omp parallel」で並列化させたい領域を指定し、
2つ以上のCPUが同時に同じ名前の変数を使うと混乱するから、
各CPUで違う値を持たなければいけない変数を「private」の引数に入れておく。
次にfor文の前に「#pragma omp for」で宣言し、
各CPUの計算においても共通の変数(例ではS)は特別扱いして「reduction(+:S)」と書く。
注意が必要なのは、
並列計算の場合、今までのようにiの値が連続して計算が進むことはないので、
「x+=xh」や「y1=y2」のようにiが一つ手前の変数を利用した代入方法は使ってはいけない。
つまり、「reduction」に入れた変数への代入でない限り、各iにおいて値が前後のiとは独立している必要がある。
このことさえ注意しておけば、あっという間に並列化できてしまう。
あとはコンパイルのときにコンパイラ別の並列化オプションを付け加えれば、
CPUフル稼働。
嬉しいことに、
「#pragma」の行はopenmp非対応のコンパイラでは無視される。
quad-coreならさらに速度が倍になる。
CPUが「細胞分裂」しているみたいだ。
ま〜便利なこった。

数値計算プログラムには繰り返しの計算がつきものだ。
変数を変えて繰り返し同じ手順をウン千回、ウン万回行うこともある。
でも計算するのはコンピュータだから、
手間がかかるわけではない。
ただ、時間が相当かかる場合がある。
計算時間を軽くするプログラムを思いついた時は快感だが、
短縮には限界がある。
一昔前までの常識では、(といっても3年前ぐらいまでか?)
一つの標準的なパソコンにおいてCPUという頭脳が一つしか利用できなかった。
だから、パソコンをいくつかつなげてその繰り返し作業を分担(並列計算)をして、
計算時間を短くしていた。
しかし今は、
一つのパソコンの中にCPUは一つということは変わっていないのだが、
あたかも左脳と右脳が別々の思考回路を持っているかのように、
一つのCPUでありながら同時に2つの別個の演算を行うことができる。
それが最近のPCの定番となっている「デュアルコア」。
そんな2つの頭脳を持ちながら、
普通にやると数値計算では片方の脳しか使ってくれない。
そこで「2つ使いなさい」という命令をプログラムに加えると、
CPU使用率が確かに100%になるのだ。
つまり、計算時間はほぼ半減。
これが、ようやく自分の計算機でもできるようになった。
そりゃあもう、嬉しいのなんのって(^o^)
・・・ていうか、遅すぎた。。。
---------------------------------
並列計算用のプログラムの作り方には、
「openmp」や「MPI(Message Passing Interface)」というものがあるが、
「openmp」は「MPI」の簡易版みたいなもの。
プログラムが完全に安全かどうかは別として、
openmpのほうが命令が単純。
cygwinやLinuxのcコンパイラであるgccでは、
バージョン4.2以降がopenmpの使える「GOMP」に対応している。
少々高いが、有償のIntelコンパイラのうち一番新しいのにはもちろん対応している。
その計算例をメモ。
----------------------------------
//---- cの台形公式によるf(x)の数値積分S ----//
//普通の場合
S=0.0;
h=(MAXX-MINX)/(double)IMAX;
x=MINX;
y1=f(x);
for(i=0;i<IMAX;i++){
x+=h;
y2=f(x);
S+=0.5*h*(y1+y2);
y1=y2;
}
//openmpの場合
S=0.0;
h=(MAXX-MINX)/(double)IMAX;
#pragma omp parallel private(i,y1,y2,x)
{
#pragma omp for reduction(+:S)
for(i=0;i<IMAX;i++){
x=MINX+(double)i*h;
y1=f(x);
y2=f(x+h);
S+=0.5*h*(y1+y2);
}
}
--------------------------
まず、「#pragma omp parallel」で並列化させたい領域を指定し、
2つ以上のCPUが同時に同じ名前の変数を使うと混乱するから、
各CPUで違う値を持たなければいけない変数を「private」の引数に入れておく。
次にfor文の前に「#pragma omp for」で宣言し、
各CPUの計算においても共通の変数(例ではS)は特別扱いして「reduction(+:S)」と書く。
注意が必要なのは、
並列計算の場合、今までのようにiの値が連続して計算が進むことはないので、
「x+=xh」や「y1=y2」のようにiが一つ手前の変数を利用した代入方法は使ってはいけない。
つまり、「reduction」に入れた変数への代入でない限り、各iにおいて値が前後のiとは独立している必要がある。
このことさえ注意しておけば、あっという間に並列化できてしまう。
あとはコンパイルのときにコンパイラ別の並列化オプションを付け加えれば、
CPUフル稼働。
嬉しいことに、
「#pragma」の行はopenmp非対応のコンパイラでは無視される。
quad-coreならさらに速度が倍になる。
CPUが「細胞分裂」しているみたいだ。
ま〜便利なこった。
孤独との遭遇
08/22/2008 (Fri)

高校3年生と触れる機会が多くなり、
彼らにはいくつか悩みが生じてきていることがわかってきた。
大学入試の受験勉強が思うように捗らないらしい。
遊び盛りの高校3年生。
体力が有り余っているにもかかわらず、
勉強をせねばという焦燥感が付きまとうにもかかわらず、
空回りしているようだ。
普段は塾に通わず、夏期講習だけやってみようという短期決戦型には、
考える暇を与えない大手の授業スタイルに出鼻をくじかれる。
大手の進学塾に行くのは自分の知らない情報を買いに行くようなもので、
一言も聞き逃すまいとしてひたすらメモを取り、
終わった後で自習室に籠もり整理するという作業の繰り返しが効率がいいという経験がある。
学校の授業とはまるでスピードが違う。
実際、授業の内容がよく分からなかったと言われ、
じゃあ板書はちゃんと取ってきた?と聞けば、ノートに白地が多い。
こりゃダメだな、と心で呟いてしまう。。。
他の例では、
「鬱になっている」と言う子がいる。
どの程度かは知れないが、孤独感を感じているようだ。
とある大学附属校にいながら他大学受験を目指している。
進学校なら同じような目標・学力を持つ仲間が少しはできるが、
附属校はなかなかそうはいかない。
多くの友達はそのままエスカレーターで附属の大学へ上がる。
その友達との危機感の違いが厄介なのだ。
受験勉強をすればするほど、学力面では差が広がり、
周りに頼れる友達がいなくなる。
可哀相だが、それはこちらではなんとも仕様がない。
何かいい考えがあれば教えていただきたい。
ただ、いつでも話は聞いてあげるとだけ伝えてある。
そもそも自分の場合はどうだったかというと、
附属校の他大学受験組みで、さらに大手の予備校に通っていた。
だから彼らの気持ちは分かる方だと思う。
だけど、あの時、自分は少々強かった。
授業料の高い私立大学にエスカレーターで上がらされることへの反発と、
天文学を勉強したいという目標と、
何よりも、一緒にいてくれる人がいたからこそ。
恵まれていた、運がよかったと言えばそれまでだが、
今の自分が彼らにしてあげられることはなんだろうか。
もっとも、
"寺子屋"的な個人塾に出会えていれば孤独感に苛まれることはなかったろうに。
大学に入りたての先輩もいるような個人塾。
身近なところに自分の目標となる人がいれば、
受験の先を見通すことができ、
少しはやる気が湧いてくるかもしれない。
そういう理由もあり、
今は母校の高校生の相談役をしているわけなのだが。
みんなで湯島神社に合格祈願の絵馬でも供えに行きますか。
(´ー`)
集う
08/21/2008 (Thu)
はやくも同期、か。
まだ入社していないのだけれど、
内定者としての「同期」の集まりがある。
大学から会社へ。
心は会社に囚われてしまうのか。
いや、
会社全体を捉えて自分の意思が反映されるようにせねば。
会社を呑む。
・・・そんな虚勢はおいといて、
とりあえず、
自分のしたいことを実現するために雇っていただく。
やり残してしまうと後悔するから。
今はとにかくやるべきことをやらないとね〜。
まだ入社していないのだけれど、
内定者としての「同期」の集まりがある。
大学から会社へ。
心は会社に囚われてしまうのか。
いや、
会社全体を捉えて自分の意思が反映されるようにせねば。
会社を呑む。
・・・そんな虚勢はおいといて、
とりあえず、
自分のしたいことを実現するために雇っていただく。
やり残してしまうと後悔するから。
今はとにかくやるべきことをやらないとね〜。
天職漂う
08/19/2008 (Tue)
人それぞれには天職と言えるようなものがあるのだろうか。
農学系の本を探して農学部の図書館を利用した。
この図書館に来るのは初めてで、入り口でふらふらしているとすかさず、
受付の人が声をかけてきた。
自分が理学部のものであり、然々の本を探していると話すと、
丁寧に利用方法や欲しい本の場所まで教えてくれた。
優しい図書館員だなぁ、と思う以上に、
何となく気分が嬉しくなるような応対だった。
これがまさに「天職」と思えた所以。
人が自然と喜ぶ仕事振りか〜、すごいや。
でも実際、応対されていたときには、
「なんだろう、この人の雰囲気は・・・」
と、「ぽけ〜」っとしてしまって、本の場所を聞き逃してしまった。。。
あまりの応対の良すぎには、注意かな(^-^;)
農学系の本を探して農学部の図書館を利用した。
この図書館に来るのは初めてで、入り口でふらふらしているとすかさず、
受付の人が声をかけてきた。
自分が理学部のものであり、然々の本を探していると話すと、
丁寧に利用方法や欲しい本の場所まで教えてくれた。
優しい図書館員だなぁ、と思う以上に、
何となく気分が嬉しくなるような応対だった。
これがまさに「天職」と思えた所以。
人が自然と喜ぶ仕事振りか〜、すごいや。
でも実際、応対されていたときには、
「なんだろう、この人の雰囲気は・・・」
と、「ぽけ〜」っとしてしまって、本の場所を聞き逃してしまった。。。
あまりの応対の良すぎには、注意かな(^-^;)
ぴょん
08/15/2008 (Fri)
ぴょんぴょんぴょん。
「ぴょん」が使いたくなった。
なんとなく涼しげだから?
ぴょんぴょん跳ぶ体操選手を見ていて気持ちいいから?
にんじんが好きだから?
たしかにそうだけど。。。
暑さで頭がおかしくなったって?
この前、自転車でお茶の水まで行ったからな。
お盆のせいか、なんだかモチベーションが上がらん。
そんなことを言うと、教採に向けてがんばっている方や、
お盆でも働いている方、
教え子の受験生などに申し訳ない気になる今日この頃。
帰省したい。
でもここはすでに実家だ。。。
なんか変化が欲しい。
だから、「ぴょん」?
下はぴょんをはずして読むと今までどおりに。
--------------------------
五輪が始まってから、
その成績がたくさんの紙面を占めるようになってきたぴょん。
でも、総ページ数は以前と変わらないので、
普段のニュース量が減っていることになるぴょん。
五輪の影響で紙面に載らなくなってしまった情報が、
なんとなく気になるぴょん。
それにしても、
今回の五輪ですでに印象に残ったことは、
平和の祭典の開催と同時に、戦争状態の開始の記事が、
新聞の一面に載っていたことだぴょん。
あのコントラストは凄まじく際立っていたぴょん。
それと、
五輪開会式が華やか過ぎるように見えたことも印象深かったぴょん。
わざわざ中継映像にCGまで加えるとは・・・、
この程度の操作は何の憚りもないということだぴょんね。
開会式を一部見ていて、
「兵馬俑」を思い出したぴょん。
秦の始皇帝が来世でも絶対的な権力を保とうと願って作られた陶製の兵や馬。
あの開会式でも中国の統制のあり方を見せ付けられたような気になったぴょん。
ちょっと話は早いけれど、
二年後はバンクーバーの冬季五輪、
四年後はロンドン五輪、
八年後はどこになるのかな、東京都が皇太子さまを起用して招致に励むらしいぴょん。
こんなに暑いし、天気も亜熱帯に近く、スコールのようなものも降るようになったところでやるのはどうかと思うぴょん。
北海道じゃ、だめぴょん?
涼しいし、空気も東京よか澄んでいて、土地も広いぴょん。
夏の北海道はとにかく快適そうだぴょん。
あ〜こうも暑いと、
ソフトクリームが食べたいぴょん。
普通のチョコとバニラのミックスもいいけれど、
山形のどこだったかな、「さくらソフト」がおいしかったぴょん。
青森の「りんごソフト」や小岩井牛乳の「バニラソフト」、松島の「ずんだソフト」もなかなか。
甘いのが食べたい。。。ぴょん。
「ぴょん」が使いたくなった。
なんとなく涼しげだから?
ぴょんぴょん跳ぶ体操選手を見ていて気持ちいいから?
にんじんが好きだから?
たしかにそうだけど。。。
暑さで頭がおかしくなったって?
この前、自転車でお茶の水まで行ったからな。
お盆のせいか、なんだかモチベーションが上がらん。
そんなことを言うと、教採に向けてがんばっている方や、
お盆でも働いている方、
教え子の受験生などに申し訳ない気になる今日この頃。
帰省したい。
でもここはすでに実家だ。。。
なんか変化が欲しい。
だから、「ぴょん」?
下はぴょんをはずして読むと今までどおりに。
--------------------------
五輪が始まってから、
その成績がたくさんの紙面を占めるようになってきたぴょん。
でも、総ページ数は以前と変わらないので、
普段のニュース量が減っていることになるぴょん。
五輪の影響で紙面に載らなくなってしまった情報が、
なんとなく気になるぴょん。
それにしても、
今回の五輪ですでに印象に残ったことは、
平和の祭典の開催と同時に、戦争状態の開始の記事が、
新聞の一面に載っていたことだぴょん。
あのコントラストは凄まじく際立っていたぴょん。
それと、
五輪開会式が華やか過ぎるように見えたことも印象深かったぴょん。
わざわざ中継映像にCGまで加えるとは・・・、
この程度の操作は何の憚りもないということだぴょんね。
開会式を一部見ていて、
「兵馬俑」を思い出したぴょん。
秦の始皇帝が来世でも絶対的な権力を保とうと願って作られた陶製の兵や馬。
あの開会式でも中国の統制のあり方を見せ付けられたような気になったぴょん。
ちょっと話は早いけれど、
二年後はバンクーバーの冬季五輪、
四年後はロンドン五輪、
八年後はどこになるのかな、東京都が皇太子さまを起用して招致に励むらしいぴょん。
こんなに暑いし、天気も亜熱帯に近く、スコールのようなものも降るようになったところでやるのはどうかと思うぴょん。
北海道じゃ、だめぴょん?
涼しいし、空気も東京よか澄んでいて、土地も広いぴょん。
夏の北海道はとにかく快適そうだぴょん。
あ〜こうも暑いと、
ソフトクリームが食べたいぴょん。
普通のチョコとバニラのミックスもいいけれど、
山形のどこだったかな、「さくらソフト」がおいしかったぴょん。
青森の「りんごソフト」や小岩井牛乳の「バニラソフト」、松島の「ずんだソフト」もなかなか。
甘いのが食べたい。。。ぴょん。
あの言語はどこに
08/07/2008 (Thu)
ギリシャ文字の達人
大学生になって覚えたギリシャ文字。
物理学ってギリシャ文字をたくさん使う。
それは変数や関数を文字で書くからで、しかも変数・関数がたくさんあるから、
という説がある。
大きな物理学の本で、
英語のアルファベットでは英語の文字の中に埋もれてしまう。
ギリシャ文字とその大文字は、
日本語の中のひらがなと漢字のように印象が違って見えるのだろう。
ふと、疑問に思うことがある。
ギリシャ文字(特に大文字)とロシア文字は近い親類なのだろうか。
言語学専攻の友達がほしい。
そんなことより、
計算言語のgccのver.4.2はどこにおいてあるんだ〜。
openMPが使いたい。
誰か教えてくださいm(_ _)m
------
すみません、
すぐに見つかりました。。。
大学生になって覚えたギリシャ文字。
物理学ってギリシャ文字をたくさん使う。
それは変数や関数を文字で書くからで、しかも変数・関数がたくさんあるから、
という説がある。
大きな物理学の本で、
英語のアルファベットでは英語の文字の中に埋もれてしまう。
ギリシャ文字とその大文字は、
日本語の中のひらがなと漢字のように印象が違って見えるのだろう。
ふと、疑問に思うことがある。
ギリシャ文字(特に大文字)とロシア文字は近い親類なのだろうか。
言語学専攻の友達がほしい。
そんなことより、
計算言語のgccのver.4.2はどこにおいてあるんだ〜。
openMPが使いたい。
誰か教えてくださいm(_ _)m
------
すみません、
すぐに見つかりました。。。
火あぶり
08/04/2008 (Mon)
MAJORとROOKIESと野球
08/03/2008 (Sun)
夏は野球(?)。
野球漫画で印象的なのはMAJORの吾郎君だ。
→ http://www3.nhk.or.jp/anime/major/
彼の夢を諦めないポジティブさはたまらない。
どんな無理をしてでも、
その場の試合を投げ出したりはしない。
努力は人の何倍もする。
利き腕の肩を故障して野球人生が終わりなんて通用しない、
腕はもう一本あるからできなくはない。
弱いチームでも、自らが引っ張ってみんなの士気を上げていく。
屈強のジャイロボーラーであり、
打者としても父親から受け継いだセンスを発揮。
とにかくかっこよすぎる。
ROOKIESの安仁屋君と川藤先生を合体させたような感じだ。
ROOKIESの漫画は見たことはないけれど、いいドラマだった。
御子柴君が良い演技していた。
野球と言えば、
自分も軟式野球を高校のときにやっていた。
うちの高校は、施設不足から全日制ではなく定時制の学校という扱いだったので、大会も「全国高等学校定時制通信制軟式野球大会」だった。
だから、たまに対戦相手校のメンバーが金髪だったり社会人レベルの超強い人たちだったりもした。
定通制軟式野球大会の「甲子園」は「神宮」だ。
自分たちが高校一年生のときの三年生が神宮球場までコマを進め、連れて行ってくれた。
残念ながら、それっきり神宮へは行ったことはない。
自分の現役最後の打球は、サードライナーだった。
あっけなくサードに捕られてしまったのを良く覚えている。
その打席では右打ちで構えていた。
でも本当は左で打つ流れだった。
自分は右打ちにクセがあるので、左で打ってみないかと言われて、
ずっと練習していた。
右打者のバッターボックスよりも左打者のバッターボックスの方が一塁に近いこともあって、一塁までの生還率も有利だった。
でも、最後の打席は、右打ちだった。
いろいろ考えた結果だったが、結局アウトになってしまった。
打順は1番が多かったな。
一応出塁率は高かったから。
一番バッターのときは試合初めの第一球に思うところがあった。
初球を見送るか、最初っから打ちにいくか。
で、自分はどちらかというと打ちにいくほうだった。
最初のバッターボックスに立っているあの間が、
「やるぞ!」という意思が最も強く籠もった振りだったな。
野球でかっこいいポジションといえば、
ピッチャーかキャッチャーだろう。
でも自分はセカンド。
セカンドは内外野の中心、居心地が良かった。
得意だったのは、中継。
外野からの送球を中継して塁に刺す。
ピッチャーのように止まった動作から投げるのではなく、
ステップをちゃんと踏んで思いっきり投げられるのが快感だった。
夏の甲子園の時期になると、
いろいろと思い出すな〜。
社会人になったら、
野球、またやってみたいな〜(^o^)
それまでに体の調子を何とかしなくちゃね。
野球漫画で印象的なのはMAJORの吾郎君だ。
→ http://www3.nhk.or.jp/anime/major/
彼の夢を諦めないポジティブさはたまらない。
どんな無理をしてでも、
その場の試合を投げ出したりはしない。
努力は人の何倍もする。
利き腕の肩を故障して野球人生が終わりなんて通用しない、
腕はもう一本あるからできなくはない。
弱いチームでも、自らが引っ張ってみんなの士気を上げていく。
屈強のジャイロボーラーであり、
打者としても父親から受け継いだセンスを発揮。
とにかくかっこよすぎる。
ROOKIESの安仁屋君と川藤先生を合体させたような感じだ。
ROOKIESの漫画は見たことはないけれど、いいドラマだった。
御子柴君が良い演技していた。
野球と言えば、
自分も軟式野球を高校のときにやっていた。
うちの高校は、施設不足から全日制ではなく定時制の学校という扱いだったので、大会も「全国高等学校定時制通信制軟式野球大会」だった。
だから、たまに対戦相手校のメンバーが金髪だったり社会人レベルの超強い人たちだったりもした。
定通制軟式野球大会の「甲子園」は「神宮」だ。
自分たちが高校一年生のときの三年生が神宮球場までコマを進め、連れて行ってくれた。
残念ながら、それっきり神宮へは行ったことはない。
自分の現役最後の打球は、サードライナーだった。
あっけなくサードに捕られてしまったのを良く覚えている。
その打席では右打ちで構えていた。
でも本当は左で打つ流れだった。
自分は右打ちにクセがあるので、左で打ってみないかと言われて、
ずっと練習していた。
右打者のバッターボックスよりも左打者のバッターボックスの方が一塁に近いこともあって、一塁までの生還率も有利だった。
でも、最後の打席は、右打ちだった。
いろいろ考えた結果だったが、結局アウトになってしまった。
打順は1番が多かったな。
一応出塁率は高かったから。
一番バッターのときは試合初めの第一球に思うところがあった。
初球を見送るか、最初っから打ちにいくか。
で、自分はどちらかというと打ちにいくほうだった。
最初のバッターボックスに立っているあの間が、
「やるぞ!」という意思が最も強く籠もった振りだったな。
野球でかっこいいポジションといえば、
ピッチャーかキャッチャーだろう。
でも自分はセカンド。
セカンドは内外野の中心、居心地が良かった。
得意だったのは、中継。
外野からの送球を中継して塁に刺す。
ピッチャーのように止まった動作から投げるのではなく、
ステップをちゃんと踏んで思いっきり投げられるのが快感だった。
夏の甲子園の時期になると、
いろいろと思い出すな〜。
社会人になったら、
野球、またやってみたいな〜(^o^)
それまでに体の調子を何とかしなくちゃね。
平均身長
08/02/2008 (Sat)
日本人男性20歳の平均身長は170cmらしいです。
僕はかろうじて2cm上回っています。
(20歳ではないけど。。。)
知り合いに185cmの方がいますが、
彼の世界は自分の世界とは少し違うようです。
手を伸ばせば届く範囲が違う!!
あ、(^o^ ;)
脚立、いらない、ね。。。
そんな彼はピアノを弾く。
リーチが長くて、指も長いから向いているんだろうね。
研究も、
頑張ってね。
僕はかろうじて2cm上回っています。
(20歳ではないけど。。。)
知り合いに185cmの方がいますが、
彼の世界は自分の世界とは少し違うようです。
手を伸ばせば届く範囲が違う!!
あ、(^o^ ;)
脚立、いらない、ね。。。
そんな彼はピアノを弾く。
リーチが長くて、指も長いから向いているんだろうね。
研究も、
頑張ってね。
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雰囲気の違う別物を作りたくなったものでして。
ていうかこのブログはいろいろ詰め込みすぎなので、写真だけををパラパラと見れるのもいch > 鉄線さん写真専用ブログエヘヘwどうもどうも(^o^)/ch > S1さん写真専用ブログ『with i4R』私も見せていただきました。
早速、photo blogとして、リンクさせていただきましたよ!
色々できて、すばらしいですね!鉄線写真専用ブログウフフw見たぞみたぞぉ〜〜〜wwwS1小ホールはじめまして^^
通りすがりにお邪魔させて頂きました^^ 応援ポチッ!!
宜しければ私のところにも遊びに来てくださいね♪@音三昧画像挿入てすと博士、早速調べてくれてどうもありがとう。
何か、ちょっとおかしくなると、振り回されますね。鉄線秋晴れありがと!博士、写真届きましたよ。どうもありがと!(^_^)/鉄線秋晴れ今日はそちらの棟でもたしかに、眼下に美しい景色が広がってますよね(^-^)A棟なんかは特に綺麗でした。
実家では勉強できない性格なので、大学のデスクでは書斎代わりにいろんなch > S1さん秋晴れ背景デスクトップ背景にしてくださるなら、もっと解像度のいい写真を明日お送りしますよ(^o^)
以前左下のところにメッセージをくれたときのアドレスに送りますので。ch > 鉄線さん秋晴れきれい〜天文は無意味に高いところに部屋が配置されているので、いつも面倒だな〜と思いながら階段を渋々上がってます。だから、たまにはこういうものも味わっておかないと(^-^)
ch > p☆さん