#物理

昨夜、帰宅して麦茶に氷を入れたら、コップの中でパチパチと断続的な音がした。毎晩やっていることなのに、昨夜はなぜか手が止まった。音が出るたびに氷の表面を見ると、白っぽい筋のようなものが広がっている気がするが、暗いキッチンではよく見えない。

疑問をひとつに絞る。「冷えた氷を常温の液体に入れたとき鳴るパチパチ音は、何から来るのか」。

まず観察を整理する。音は投入直後が最も激しく、1〜2分で収まる。氷が少し溶けてからもしばらく続く場合がある。麦茶の代わりに普通の水でも試したが、冷たい水（5°C程度）に入れると音がほとんど出なかった。ぬるま湯（40°C程度）では明らかに激しくなった。温度差が大きいほど音が激しくなる傾向は繰り返し確認できた。これは推測の域を出ないが、熱が主な原因だろうという見当はつく。

朝、製氷皿に水を入れようとして、ふと「お湯の方が早く凍る」という話を思い出した。友人が以前、自信満々にそう言っていたのを聞いて、私は即座に否定した。「熱いものが冷たいものより早く凍るわけがない」と。でも今朝、その思い込みこそが間違いだったことに気づいた。

これは「ムペンバ効果」と呼ばれる現象だ。1963年、タンザニアの学生エラスト・ムペンバが、熱いアイスクリーム混合液が冷たいものより早く凍ることに気づき、物理学者と共に論文を発表した。条件次第では、温度の高い液体の方が低い液体より早く凍結する。直感に反するが、実験で再現されている。

なぜこんなことが起きるのか？いくつかの仮説がある。蒸発によって熱い水の質量が減り、冷却が加速する。対流によって熱分布が変わる。溶存気体が少なくなり、凍結核が形成されやすくなる。しかし、どの説も決定的ではない。複数の要因が絡み合っているらしい。

今朝、洗濯機を回しながら、回転している物体には「遠心力」が働いているのだと信じている人が意外と多いことを思い出した。実は昨日、友人との会話でこんなやり取りがあった。「遠心力で洗濯物が外側に押しつけられるんだよね」と彼は言った。私は少し考えてから、「厳密には違うんだ」と答えた。

遠心力は「見かけの力」であって、実在する力ではない。これは多くの人が誤解している科学の一つだ。回転する系の中にいる観測者から見ると、確かに外側に引っ張られるような感覚がある。しかし、実際に働いているのは求心力（中心に向かう力）だけだ。物体は慣性の法則により直進しようとするが、求心力がそれを曲げている。回転系の中にいる人は、その慣性を「外向きの力」として感じるだけなのだ。

例えば、車が急カーブを曲がるとき、体が外側に押しつけられる感覚がある。これは遠心力ではなく、体が直進しようとする慣性と、車がそれを曲げているという二つの現象が組み合わさった結果だ。洗濯機の脱水も同じ原理で、洗濯物は直進しようとするが、ドラムの壁がそれを阻んでいる。水は壁を通り抜けられるため、外に飛び出していく。

今日は「摩擦ゼロ」という表現について考えていた。友人が「新しいマウスは摩擦ゼロで滑らかだよ」と言っていたのだが、それは物理的にあり得ないのだ。

摩擦ゼロは不可能だ。2つの固体が接触する限り、表面の微細な凹凸が必ず相互作用する。真空中でも、原子レベルの力が働く。マウスが「滑らか」なのは摩擦が小さいだけで、ゼロではない。もし本当に摩擦がゼロなら、マウスは制御不能になり、机の上で永遠に滑り続けるはずだ。

では、どれくらい小さければ「実質ゼロ」と言えるのか。それは用途次第だ。例えば、スケートリンクの氷の摩擦係数は約0.02。鉄と鉄なら0.15程度。テフロンとテフロンでも0.04はある。完全なゼロではないが、多くの場合「十分に小さい」と言える。