はてなキーワード: 物理とは
今日の出来事は、ヒッグス場の量子揺らぎのように予測不可能だった。
朝食は通常通り6:15に開始。オートミールの温度は73.4°Cで、完璧だった。
9:47、ルームメイトが些末な恋愛話で僕の貴重な思考を中断させようとした。
僕は即座に話題を超弦理論に切り替え、11次元の時空におけるD-ブレーンの振る舞いについて論じた。
彼の困惑した表情は、まるでウーロン茶を飲んだキャプテン・ピカードのようだった。
ただし、僕の天才的な頭脳をもってしても、まだ完全な統一理論の構築には至っていない。
夕食は近所のレストランで。僕の定位置は、ドアから見て左から7番目の席。ここからの視界は、エンタープライズ号のブリッジからの眺めに匹敵する。
隣人が「スター・ウォーズ」と「スター・トレック」の違いを理解していないことに、またしても失望した。
彼女の無知は、ボーグに対するフェデレーションの抵抗のように無駄だ。
就寝前、僕は「ファンダメンタル・フォース・クエスト」のレイドに参加。僕のレベル100ナイトエルフ・フィジシストは、暗黒物質ボスを一撃で倒した。
1. 頭や知識を使う必要がない、あるいはそれ凌駕する肉体的なパワー合戦に興味がある
だいたいこの3つがそろってるからすぐにわかる時代になってきた
1と2ははまあ学歴だとか育った環境も関係してるからしょうがない、無理はするなとしかいえないが、3がまったくわかってない人間はさすがに笑ってしまう
以下のように、小学校から始まり、大学の次も含めて 10段階の教育機関 を設定できます。
1. 初等学校(Elementary School)
2. 中等学校(Middle School)
3. 高等学校(High School)
4. 大学(University)
---
大学を超えた高度専門機関。理論だけでなく実践や技術を極める。
6. 超大学(Super University)
人智を超えた学問を研究する機関。「超心理学」「量子意識学」「次元工学」などの学問が存在。
7. 叡智殿(Hall of Wisdom)
選ばれた者だけが入学可能。歴史の核心や宇宙の真理を探求する。卒業者は「賢者」として認定される。
8. 神学府(Divine Academy)
人間を超えた存在になるための学びの場。「超越進化」「神話工学」「精神同期論」などを学ぶ。
9. 宇宙意識大学(Cosmic Consciousness University)
銀河規模で知性体が学ぶ最終機関。「多次元哲学」「神経拡張技術」「時空制御理論」などを修める。
ちなみに、世界の狭い僕と違って、ChatGPTくんはちゃんと大学院の存在も指摘してくれたことを、彼の名誉のために記しておく。
まずホログラフィック宇宙論いうのは、一言で言えば 「この宇宙は3次元に見えてるけど、実は2次元の情報が投影されてるだけちゃう?」 っていう理論や。
スクリーンは2次元(縦×横)やのに、そこに映し出される映像は3次元の奥行きを感じるやろ?
ホログラフィック宇宙論が言うとるのは 「ワイらが3次元の世界やと思ってるもんも、実は2次元の情報が投影されとるだけちゃうか?」 ってことや。
この理論の発端は、ブラックホールの「情報パラドックス」から。
簡単に言うと「ブラックホールに物を放り込むと、その情報は消えてしまうんか?」っていう問題や。
量子力学的には情報は絶対消えへんはずやのに、ブラックホールに入ると出てこれんようになる。これが矛盾や!
ホログラフィック宇宙論を使うと、情報はブラックホールの表面(イベントホライズン)に記録されとると考えられる。
つまり、「ブラックホール内部の情報=ブラックホール表面の情報」ってことになる。
ほな、これをもっと一般化したら 「ワイらの宇宙の情報も、どっかの2次元の境界面に全部記録されとるんちゃうか?」 って話になってくる。
このホログラフィックな考え方の元になったのが、ブラックホールのエントロピー(S)を表す 「ベッケンシュタイン・ホーキングの公式」 や。数式で書くと、
ここで、
k :ボルツマン定数(熱力学でエネルギーと温度を結びつける定数)
c :光速
A :ブラックホールの事象の地平面(イベントホライズン)の面積
G :重力定数
この式、何がすごいって、エントロピー(情報の量)が ブラックホールの「体積」やなくて「表面積」に比例しとる ってことや!
普通、情報量ってのは体積に比例するもんやけど、ブラックホールの場合は「表面積」だけで決まるんや。
これが「情報は3次元空間の中やなくて、2次元の境界に刻まれとる」っちゅう発想につながって、ホログラフィック宇宙論へと発展していったんや。
「ホログラフィック宇宙論はわかったけど、じゃあどういう理論で成り立っとるん?」って話になるよな。そこで出てくるんが AdS/CFT対応 や!
これをざっくり言うと、「5次元の重力理論(AdS空間)と、4次元の量子場理論(CFT)は等価」 ってことや。
数式で書くと、
これは「反ド・ジッター空間(AdS)」での重力の振る舞いが、「共形場理論(CFT)」の世界で記述できる、っていう意味や。
超ざっくり説明すると...
想像してみてや。水槽の中にクラゲが泳いどるとするやろ?普通、水槽の中のクラゲの動きを知るには、水槽の中を直接観察するやろ?
でも、もし水槽のガラスに映る影だけでクラゲの動きが完全に分かるなら「水槽の中の3次元の動き=水槽の壁(2次元)の動き」って考えられるやん?
ホログラフィック宇宙論は、まさにこういうことを言うとるんや。
「ワイらの3次元宇宙の物理は、実は4次元(または5次元)の世界の境界にある2次元の情報から決まっとる」 ってことやね。
この理論が正しいとしたら、宇宙の根本的な見方がガラッと変わるで!
重力の量子論がうまくいく可能性があるし、一般相対性理論と量子力学を統一する方法のひとつになりうるんや。
もしワイらの宇宙が2次元の情報から作られとるなら、ビッグバンとも全然違う解釈ができるかもしれへん。
もし「この宇宙が2次元の情報を投影したもの」なら、まるでVRみたいなシミュレーション宇宙の考え方も、単なるSFやなくて真剣に考えなアカン話になってくる。
ホログラフィック宇宙論は、「ワイらの3次元の世界は、2次元の情報が投影されたもんちゃうか?」っていう仮説や。
ブラックホールのエントロピー公式 から、「情報は体積じゃなくて表面積に保存されとる」ことがわかった。
AdS/CFT対応 によって、「高次元の重力理論と低次元の量子理論が等価」っていう考え方が提案された。
B拠点のルーターまでは到達出来るけど NAS に行けない&再起動抜き差しでたまに復活するなら、
LANケーブルの接触不良、HUB や NAS のポートの不調、機器の過熱や電源の不安定さの可能性がなんとなく高そうやね
~~~~~~ やるべきことはすでに確認済み/なんかよくわからなかった場合 ~~~~~~
あと、やっぱケチらんで、M365 の SharePoint か GoogleDrive を使った方がええと思うやで。社内のファイルサーバーとかの面倒を見んでええし
それから、もし無線LANに切替未なら無線LANに切り替えた方がええで。ユーザーに勝手に機器を生やされないし(予算があればだが)
更なる理想は、もし EntraID (AAD)+Intune に以降がまだなら、この機会に移行して、 無線LAN を SSO認証と組み合わせて、
下記の動画も良かったよ
下記も親子逆でも起こり得るので注意が必要やで
この動画は、「毒親に育てられるとどうなるのか」というテーマについて解説しています。ずんだもんというキャラクターが、自身の経験をもとに、毒親に育てられた人が大人になってから抱える可能性のある問題点について説明しています。
動画によると、毒親とは、子供を否定し、自分の価値観を押し付け、過度に干渉・支配しようとする親のことです。毒親に育てられた子供は、自己肯定感や自信を育むことが難しく、大人になってから様々な困難に直面する傾向があります。
動画では、毒親に育てられた人が抱えがちな問題として、以下の5つのポイントを挙げています。
毒親は自分の価値観を絶対的なものと考え、子供の意見を否定しがちです。
子供の頃から意見を否定され続けると、自己肯定感や自己尊重の念が育まれず、大人になっても自信が持てません。
その結果、自分の意見を言うことに不安を感じ、人前で発言することが苦手になります。
進路選択など、自分で決めたことに対しても自信が持てず、後悔することが多くなります。
毒親育ちの人は、子供の頃から自分の 興味や好みを尊重されずに育ったため、大人になっても趣味や興味を見つけることができません。
自由な時間があっても何をしたらいいかわからず、 自宅で寝たり、 スマホを眺めたりしてしまいます。
何か新しいことを始めようとしても、 興味もやる気も湧かず、何が好きかわからない状態です。
子供の頃、何かしたいと言っても「やめなさい」と言われ、したくないと言っても無理やりやらされた経験から、親の顔色をうかがって選択する習慣が身についてしまっています。
また、親が子供の人間関係にも干渉し、偏った人間関係の中で育ったため、学校生活でも空気を読むことができず、友達を作るのが苦手です。
毒親は、子供を兄弟や他人と比較することが多く、 子供の劣っている点を指摘します。
常に他人と比較されて育った子供は、 他人の目を気にして生きるようになります。
他人からどう思われるかを常に心配するため、 望まないことでもNOと言えなくなってしまいます。
また、他人と自分を比較して劣等感を抱き、生きづらさを感じてしまいます。
毒親は、自分の顔色を見て行動する子供を「素直で良い子」と考えがちですが、子供はただ 自分が耐えれば丸く収まると考え、抵抗することを諦めているだけです。
毒親育ちの人は、親に人生をコントロールされ、 選択のすべてを親に決められて育ちます。
そのため、大人になっても自分の人生を生きている感覚が持てません。
毒親は、子供を使って人生のやり直しゲームを始め、子供の人生をコントロールしようとします。
人生の選択を親に決められてしまうため、子供は内発的な動機を持つことができず、独立して人生を歩むことができません。
その結果、大人になっても自分の人生が他人事のように感じてしまいます。
大人になるまで親と離れても、毒親の影響は一生 続き、人生で困難を抱え続けることになります。
親と物理的に離れて暮らしても、毒親の呪縛から逃れることはできません。
子供は本能的に親に理解してもらいたいと願っているため、いつか親が変わってくれるのではないか、大人になれば理解し合えるのではないかと期待してしまいます。
しかし、毒親は相手の立場に立てない、人の気持ちを理解できないから 毒親であるため、変わることはありません。
彼らに期待し続けることは、 傷を深めるだけです。
親との関係構築に固執せず、他のところに目を向けることが重要です。家族がすべてではありません。
これからは、自分のことを自分で大切にして生きていくことが大切です。
正直、これはわからんでもない。ワイも親や親族のやらかしの穴埋めや借金の肩代わりしたからな
失敗した時の尻拭い誰がすると思ってるんだってヤツ
結論としては、毒親思考そのものであり、穴埋めや借金の肩代わりしないほうが良かった(失敗させた方が良かった)が、そうもできんしな
べつにUSAIDとかNASAの陰謀論を支持するわけじゃないけどさ、
それにデータでもって反論してる人たちの反論って反論になってなくないか?
そもそもとして諸々のデータそのものが悪意によって意図的な改善がされていないという証拠がないわけで、
陰謀論者って究極的には要するに権力者とされる側に悪意がないことを知りたいわけだろ
それに対して答えになってない答えをいくら返したところで話は進まないわけで、
結局最終的にはどちらかを殺した派閥の側の信じる真実が事実として扱われていくだけの話じゃないのか?
地球が平面でないことをいくらデータで実証しようともそもそもそれらを導き出した原理原則が地球球体説側の都合のいいルールで作られたものでないことを証明できていない
極端なことを言えばこの地球上で絶対の物理法則が実は権力者と繋がったレプティリィアンが見せているシミュレーションの範疇でしかない可能性だっていくらでも妄想可能だ
つまり何が言いたいかというと陰謀論者たちはそれ以外のまともな人間たちが絶対的な信を置く最小単位の幻想の擦り合わせこそを求めているんじゃないかってこと
夏場は遮熱シート貼れば効く。
我が家では遮熱シートの裏面フィルムを剥がさずにセロハンテープで窓の桟に止めて断熱層を作ってる。
冬場のカーテンは、左右と下面を(フィルム・板・家具などで)塞ぐと良い。
良い質問ですね!『箴言(ミシュレー)19:25』には、 "嘲る者を打て、そうすれば浅はかな者も慎む。" (הַכֵּה לֵץ וּפֶתִי יַעְרִם)
多くのラビたちは、「打つ(הַכֵּה)」という言葉を文字通りの暴力と解釈するのではなく、厳しい教訓や懲戒を与えることを意味すると説明しています。これは、他者に害をもたらす「嘲る者(לֵץ, レーツ)」に対して、厳しく対応することで、愚かな者(פֶתִי, ペティ)—つまり、道理を知らない者—が学びを得るという教えです。
たとえば、ラシ(Rashi)はこの節について、「罰を与えることで、愚か者はその結果を見て学ぶ」という意味だと解釈しています。つまり、社会に悪影響を与える者が適切に懲らしめられることで、他の人々が正しい行いを学ぶ、ということです。
トーラーやミシュレーで「嘲る者(לֵץ)」と呼ばれる人は、単なる愚か者ではありません。これは、意図的に他者を侮辱し、知恵を拒絶し、道徳を嘲るような人物を指します。
たとえば、『箴言 9:8』には、 "嘲る者を戒めるな、彼はあなたを憎む。"
とあります。つまり、彼らは善意の忠告すら受け入れない態度を持っているのです。
こうした人々には、柔らかな諭しではなく、はっきりとした対応が必要という考えがあるのです。
もちろん、現代では物理的に「打つ」ことは推奨されません。では、どうすればいいのでしょうか?
1️⃣ 「嘲る者」を甘やかさない—害を及ぼすような態度には毅然と対応し、悪影響が広がらないようにする。たとえば、悪質なデマを広める人や、倫理に反する行動を取る人に対しては、しっかりとした態度を取ることが重要です。
2️⃣ 「愚か者」に正しい道を示す—単に非難するのではなく、教育や模範を通じて、愚かさから学べるような環境を作る。これは、社会全体の善のためになります。
3️⃣ 愛と厳しさのバランス—ユダヤ教では「トクハハ(תוכחה, 戒め)」が大切ですが、これは愛をもって行うべきものです。単に怒りや罵倒をぶつけるのではなく、相手がより良くなるために必要な厳しさを持つことが求められます。
『箴言』のこの教えは、「愚かな者を罵れ!」ということではなく、「悪影響を及ぼす者には、必要な厳しさをもって対応しなさい」というメッセージです。
印刷物の「縦の列」を指すようになり、
この増田では、コラムの語源と起源を軸に、その社会的役割と現代における展開を考察する。
コラムの語源は、古代ローマ建築を支えた石柱「columna」に由来する。
紙面の縦方向の区画を「column」と呼ぶ慣習を生み出した。
日本で「コラム」が外来語として定着したのは明治期以降とされる。
1874年創刊の『郵便報知新聞』が初めて縦組みの短評欄を導入し、
当初は「雑報」と呼ばれていたが、
興味深いことに、
戦前の新聞では「円柱」の原義を意識した「柱記事」という表現も併用されていたが、
戦後GHQの指導で横組みが普及する過程で「コラム」が優勢となった。
1751年3月11日、
イギリスの『ロンドン・アドバイザリー・リテラリー・ガゼット』が紙面右端の縦長スペースに批評記事を連載開始した。
これが「コラム」と呼ばれる契機となり、
当時の記事は縦12cm×横4cmのスペースに収められ、
この形式が人気を博し、
1777年には初の有料コラムニストが登場するまでに発展した。
年間人気コラムランキングが出版されるほど社会的影響力を持った。
朝日新聞「天声人語」の執筆陣には芥川賞作家の井上靖や開高健ら文学者が名を連ねた。
この時期の特徴は、
800字前後の制約の中で比喩と時事批評を融合させる文体の確立にある。
インターネットの普及により、
コラム文体の最大の特徴は、文字数制約(新聞で400-800字、ウェブで1500字前後)の中で最大限の表現効果を追求することにある。
この制約が比喩の多用を促し、「経済の体温計」(日経新聞)のような定型表現を生み出した。
「具体例(30%)→データ提示(25%)→比喩(20%)→結論(25%)」
①擬人法(「円が踊る」)、
2000年代以降は、
といった読者参加型の手法が増加している。
特にYahoo!ニュースのコラムでは、
本文冒頭に読者アンケートを組み込む「インタラクティブ型」が2018年から導入されている。
公式報道では扱えない市井の声を拾い上げる機能を果たしてきた。
実際に地方自治体の政策変更につながった事例が複数報告されている。
近年では、毎日新聞「発言」欄が東日本大震災後の被災地ルポを継続的に掲載し、
コラムは教養主義から大衆文化への橋渡し役としても重要な役割を担ってきた。
2010年代には、
産経新聞「産経抄」が日本の伝統工芸職人を紹介するシリーズを展開、
2023年、
朝日新聞社はAIコラム生成システム「COLUMN-BOT」を試験導入し、
感情分析アルゴリズムを組み込んだ「共感型AI」の開発が進められている。
一方で、
2024年の読売文学賞では初めてAI生成作品がノミネートされる事態が発生した。
読者の閲覧履歴に基づくパーソナライズド・コラムが一般化している。
ユーザーの位置情報・検索履歴・心拍数データ(ウェアラブル端末連動)を分析し、
これに伴い、
職能の変容が進んでいる。
その形態は変化し続けているが、
今後の課題は、
AIとの協働の中でいかに人間らしい洞察を深化させられるかにある。
次世代の「知の柱」としてどのような発展を遂げるか、
ChatGPTさんは「3.579MHzの水晶を使うと3.579MHzのCWが出る」と回答してくれましたが、周波数は水晶発振子によって固定されるということですか?
そうだとしたらとても不便に思えました
結論から言うと、水晶発振子は基本的に「決まった周波数でしか振動しない」 ため、1つの水晶で周波数を自由に変更することはできません。
しかし、これには「確かに不便だが、その分メリットがある」という理由があります。
また、実際の電子回路では、複数の方法で周波数を変更することが可能 です!
水晶発振子(Quartz Crystal)は、「水晶が特定の周波数で機械的に振動する性質」を利用した部品 です。
水晶は 「特定の周波数でしか共振しない」 ため、基本的にはその周波数でしか動作しません。
水晶は 電圧を加えると「決まった周波数」で振動する 物質(ピエゾ効果)。
3.579MHzの水晶なら、必ず3.579MHzで振動する。
2. なんでそんな不便なものを使うの?
確かに、「1つの水晶でいろんな周波数を作れない」のは不便ですが、その代わりに 水晶発振子には非常に大きなメリット があります。
めちゃくちゃ正確! 周波数のズレ(誤差)がほとんどない。(温度変化などで若干ズレるが、通常±0.001%以下)電子時計や通信機器で、正確な時間・周波数を作るために必須!
安定してる! 一度発振すれば、周波数がブレたり、勝手に変わったりしない。無線通信やラジオ放送では、周波数がズレると通信不能になるため、安定性が重要。
ノイズに強い! 発振がクリーンで、余計な雑音(ノイズ)が少ない ので、無線通信に適している。
📌 もし水晶発振子がなかったら…
発振回路が周波数を正しく維持できず、無線通信が不安定になる。
→ だから、「周波数固定」というデメリットよりも、正確で安定した発振ができるメリットの方が大きい!
3. それでも周波数を変えたい!どうする?
「1つの水晶で周波数を変えられない」のは不便ですが、電子回路では いろんな方法で周波数を変更することが可能 です!
例えば、無線機では「3.579MHzの水晶」「10MHzの水晶」などを複数搭載し、切り替えることで周波数を変更できる。
例:水晶切り替え回路
(スイッチ) [ 3.579MHz ] ←─→ [ 10.000MHz ]
無線機やトランシーバーの「周波数チャンネル切り替え」に使われる方法。
水晶発振子に「可変コンデンサ」を並列に入れると、発振周波数を少しだけ調整できる!
ただし、大きく変えることはできず、せいぜい±100Hz~1000Hzくらい。
📌 可変コンデンサを使った微調整
[水晶発振子] ──── [可変コンデンサ] → 周波数が微妙に変わる
PLL(Phase-Locked Loop)という回路を使えば、水晶の周波数を自由に変更できる!
「基準となる水晶発振子」+「周波数を変えられる発振器」 を組み合わせることで、さまざまな周波数を作り出せる。
[ 10MHzの水晶発振子 ] → [ PLL回路 ] → [ 9MHz / 10MHz / 11MHz などを出力 ]
スマホやWi-Fi、FMラジオなどの通信機器は、ほぼ100% PLLを使っている!
✅ 方法④:DDS(ダイレクト・デジタル・シンセサイザ)を使う
DDS(Direct Digital Synthesizer)という技術を使うと、もっと自由に周波数を変えられる!
デジタル信号処理を利用して、好きな周波数の信号を作り出せる。
[ 10MHzの水晶発振子 ] → [ DDS ] → [ 1Hz~10MHzのCWを自由に生成! ]
最新の無線機は、PLL + DDSを組み合わせて周波数を自由に変えている!
4. まとめ
✅ 水晶発振子は「決まった周波数でしか発振しない」ため、1つの水晶で自由に周波数を変えることはできない。
✅ しかし、その代わりに「超正確」「超安定」「ノイズが少ない」という大きなメリットがある。
CW(Continuous Wave, 連続波)は、無線通信やモールス符号送信などで使われる基本的な波形です。
ここでは、CWを発生させるための基本的な回路図と、その仕組みについて詳しく解説します。
CWを生成するためには、安定した周波数の正弦波を発生させる発振回路 が必要です。
一般的に、水晶発振子(Quartz Crystal)を用いた回路が使われます。
+Vcc (電源, 例: +5V, +12V) │ R1 (抵抗, ベース電流制限) │ ├──────┬─────────── │ │ │ C1 (コンデンサ, 交流成分を安定化) │ │ Q1(NPNトランジスタ, 増幅素子) │ │ │ C2 (コンデンサ, 発振を安定化) │ │ 水晶発振子(Quartz Crystal, 周波数決定素子) │ GND (グラウンド, 電流の基準点)
(1) +Vcc(電源)
回路に電力を供給する端子 で、+5V や +12V などの直流電源 を使用します。
CW発信回路が動作するためには、トランジスタに電流を流す必要があります。
「Vcc」は「Voltage at Collector(コレクタの電圧)」の略 で、特にトランジスタ回路で使われます。
📌 +Vcc の例
+Vcc = 5V → マイコン回路(Arduino, ESP32 など) +Vcc = 12V → 無線送信機やラジオ回路
トランジスタ(Q1)が動作するためには、ベース(B)に適切な電流が必要ですが、そのまま流すと過剰な電流が流れてしまい、故障の原因になります。
そのため、R1を挿入し、適切な電流(通常 1kΩ ~ 10kΩ の範囲)を供給します。
R1 がない → トランジスタに電流が流れすぎる → 過熱・故障のリスク R1 がある → 適切な電流制御 → 安定した動作
(3) Q1(NPNトランジスタ, 増幅素子)
トランジスタは、小さな信号を増幅する素子 であり、CW発信回路の中心的な役割を担います。
水晶発振子の共振を利用して、安定した高周波CWを生成する ために使われます。
発振回路としては、コルピッツ発振回路やハートレー発振回路 などの方式が使われます。
📌 Q1の働き
入力:微弱な振動 ↓ Q1(トランジスタ)で増幅 ↓ 出力:安定したCW(連続波)
水晶の物理的な振動を利用して、非常に正確な周波数の電波を作り出します。
例えば、3.579MHzの水晶を使うと3.579MHzのCWが出る ようになります。
📌 水晶発振子の働き
水晶発振子 = 周波数を決定する「音叉」のようなもの→ 一定の周波数で振動し、安定したCWを生成
C1, C2 は、交流成分の平滑化やフィードバックを補助するために使われる。
📌 C1, C2の働き
C2:発振周波数を微調整
適切な容量のC1, C2を選ぶことで、発振が安定する。
すべての電子部品は「+Vcc」から「GND」に向かって電流が流れるので、GNDがないと回路が動作しない。
📌 GNDがないとどうなる?
+Vcc → R1 → Q1(トランジスタ) → ??? (電流が流れない!)
GNDがないと、電流の流れが閉じないため、回路は動作しない。
📌 CW発信器の応用
CW信号を生成し、モールス符号キー(電鍵)を使ってON/OFFすることで、CW電信(モールス通信)が可能になる。
CW発振器 → 増幅 → 電鍵(ON/OFF) → アンテナ
これを短点(・)や長点(-)として送信。
CW信号を作り、それを振幅変調(AM)することで音声送信が可能。
📌 回路の仕組み
CW発振器 → 変調回路(AM変調) → 増幅 → アンテナ
📌 まとめ
✅ CW(連続波)を作るには「水晶発振器」を使うのが一般的。
✅ トランジスタ回路(Q1)でCWを増幅し、安定した信号を作る。
✅ R1(抵抗)でベース電流を制限し、トランジスタの動作を安定させる。
✅ C1, C2(コンデンサ)は発振を安定させる役割を持つ。
(1) A(振幅)とは?
「なんで振幅がAなんですか?」という質問は、「振幅の記号がAである理由は何か?」 という疑問を持っていると考えられます。
これは、数学や物理で振幅(Amplitude)を一般的に「A」で表す習慣があるためです。
以下、この「A」の意味と、なぜ振幅をAとするのかをわかりやすく説明します。
1. 振幅(Amplitude)とは?
振幅(Amplitude)は、波の最大の高さ を表します。
パルス波の場合、これは「ONのときの電圧(または電流)」を指します。
5V ─── ─── ─── (OFF) (OFF) (OFF) 0V
この「最大の高さ」が振幅 A です。
2. なんで振幅が「A」なの?
数学や物理では、波の振幅を表す記号として「A」がよく使われる ためです。
📌 式の意味
A → 振幅(Amplitude)(波の最大の高さ)
f → 周波数
t → 時間
グリエルモ・マルコーニ(Guglielmo Marconi)は、1895年に無線電信(Wireless Telegraph)を開発し、電線を使わずに電信信号を送ることに成功しました。
これは、現在の無線通信(ラジオ、Wi-Fi、携帯電話)の基礎となる技術です。
無線電信は、従来の「電線を使った電信」ではなく、電磁波(無線電波)を利用してモールス符号を遠距離に送信する技術です。
📌 仕組みの概要
空中を伝わる電波が受信機に届く。
電波を発生させる装置。 火花放電を利用した「火花送信機(Spark Gap Transmitter)」を使用。 アンテナ(長い導線)から高周波の電波を放射。
(2) アンテナ
電波を空間に送信・受信するための導線。 送信側では「電波を発射」、受信側では「空中の電波を拾う」役割。
(3) 受信機(検波装置)
電波を電流に変換し、モールス符号として認識する装置。 コヒーラ検波器(Coherer Detector)を使用し、電波が届くと回路が閉じる仕組み。
送信者が「短点・長点」の信号を打つスイッチ。 送信機(火花送信機) → アンテナ → 空間(電磁波) → アンテナ → 受信機(コヒーラ) → モールス符号
オペレーターがモールス電鍵を押す。火花送信機が高電圧を発生し、空気中に放電(火花)を発生させる。電流の急激な変化により、高周波の電磁波が発生し、アンテナから放射される。空中を伝わる電波が、遠くの受信機へ届く。
(2) 受信のプロセス
アンテナが空中の電波をキャッチ。コヒーラ(Coherer)が電波の到達を検知し、回路を閉じる。回路が閉じると、音を鳴らす装置や印字装置が作動し、モールス符号として記録。
火花送信機は広い周波数帯域で電波を発生するため、干渉が多かった。後に「連続波発信機(Continuous Wave Transmitter)」が開発され、安定した周波数の電波を送信できるようになった。
(2) 受信機の感度が低い
初期のコヒーラは感度が悪く、弱い電波を検出できなかった。後に「鉱石検波器」「真空管検波器」が開発され、感度が向上。
電波は直進するため、地球の丸みにより遠距離では通信できない。大出力の送信機を作ることで距離を伸ばし、後に「短波通信(電離層反射)」が発見され、長距離通信が可能に。
確かに、腕木通信(視覚)、電信(電流)、電話(音声電流)は、情報が「物理的な経路(旗、電線)」を通って伝わるので直感的に理解できます。
しかし、無線通信は「何もない空間を通して情報が伝わる」ため、当時の人々にとっては非常に不思議な現象 でした。
では、マルコーニはいったいどのようにして「無線で情報を伝えられる」と思いついたのか?
これには、19世紀の科学的発見と、マルコーニ自身の独自の発想と実験が深く関わっています。
マイケル・ファラデー(Michael Faraday, 1791-1867) が「電磁誘導(電流が磁場を生み、磁場が電流を生む)」を発見。
ジェームズ・クラーク・マクスウェル(James Clerk Maxwell, 1831-1879) が、電気と磁気が一体となり「電磁波」として空間を伝わることを理論的に証明(マクスウェル方程式)。
変化する磁場は、空間に電場を生み出し、これが波のように広がる(電磁波)。
電磁波は、空間を光の速さで伝わる!(これが「無線通信」の理論的な基盤)
ハインリヒ・ヘルツ(Heinrich Hertz, 1857-1894) は、実験で電磁波が空間を伝わることを証明。
火花放電を利用し、アンテナから発生した電磁波が遠くの受信アンテナに到達する現象を観察。
これにより、「電磁波は実際に空間を伝わる」ということが確かめられた。
マルコーニは、ヘルツの「電磁波は空間を伝わる」という実験結果を知り、「これを使えば、電線なしで信号を送れるのでは?」と考えた。当時、電信技術はすでに確立されていたが、長距離の通信には膨大な電線が必要だった。マルコーニは、「電磁波が電線の代わりになるのでは?」と考え、無線でモールス符号を送る実験を開始した。
ヘルツの実験では、電磁波の伝達距離はわずか数メートルだった。しかし、マルコーニは「電磁波はより遠くまで届くはずだ」と考え、アンテナを改良しながら距離を延ばす実験を行った。
マルコーニの工夫
地面を使って電波を反射させる(アンテナの片方を地面につなげることで、電波の伝達距離を増やす)
こうした工夫により、無線電信の距離は 数百メートル → 数キロ → 数百キロ へと延びていった。
1895年、マルコーニは数キロメートルの無線通信に成功。そして、「この技術を使えば、大西洋を越えても通信できるのでは?」と考えた。
イギリス(コーンウォール) → カナダ(ニューファンドランド)間(約3,500km)で通信実験を実施。
予想に反して、電波が地球の曲面を越えて届いた!(電離層反射の効果)
マルコーニは、マクスウェルの理論(電磁波)とヘルツの実験(電磁波の伝達)を応用し、通信技術として確立させた。
(2) 実験と改良を重ねた
おっしゃる通り、送信者と受信者が正しく通信するためには「時間の同期」が非常に重要 です。
しかし、19世紀の頃は現代のような精密な電子時計やGPS時計がなかった ため、時間を合わせること自体が大きな課題でした。
では、当時の電信や無線通信ではどのように時間の同期を取っていたのでしょうか?
以下、19世紀の通信技術における「時間の同期」の問題と、その解決策 を解説します。
通信では、送信者と受信者が「いつ信号を送るのか、いつ受信するのか」を一致させる必要があるため、時間の同期が不可欠です。
時間を決めて送信する場合(例: スケジュール化された電信・無線通信)
周波数ホッピング方式のように、時間ごとに動的に周波数を変える場合
19世紀当初、各都市の標準時刻は、天文台で太陽の位置を測定することで決められていた。
天文学者が観測した時刻を、正確な時計(クロノメーター)で保持し、それを基準に各地の時計を合わせる。
イギリスでは、グリニッジ天文台の時計を基準にし、そこから鉄道駅や政府機関に正しい時刻を配布していた。
主要な都市には「標準時信号」が送られ、これを基準に各地の時計を合わせた。
鉄道会社や政府機関は、毎日決まった時間に「標準時」のモールス符号を受信し、それに基づいて時計を修正した。
電信が普及する前、または電信を補助する手段として、港町などで使われた方法。
毎日決まった時間に、大きな「時報ボール」を塔の上で落とし、目視で時計を合わせる。
港の塔にある大きなボールが定刻に落とされる。
アメリカ・ニューヨーク(タイムズスクエアの「ニューイヤーボール」はこの名残)
長距離通信では、電信信号が送られるのに時間がかかるため、送受信のタイミングを意識した設計が必要だった。
例えば、アメリカの大陸横断電信(1861年)では、**「この信号を受けたら○秒後に次の中継局へ送信」**というルールが定められていた。
19世紀末から無線電信(マルコーニなど)が発展すると、無線通信でも時間の同期が重要になった。
特に、複数の局が同じ周波数を使わないように、送信スケジュールが決められた。
各無線局が「この時間帯はこの局が使う」と決められていた(固定割り当て方式)。
国際通信では、標準時を基準に運用(例: 「毎時00分~05分はこの周波数を使用」)。
(1) 「標準時」の制定
19世紀後半になると、鉄道網の発展により、各地で異なる時刻を使うと混乱が生じるようになった。
そこで、「標準時制度(Time Zone)」が制定され、各国の電信・鉄道・通信がそれに基づいて動くようになった。
📌 標準時の例
1884年:「国際子午線会議」でグリニッジ標準時(GMT)が採用。
20世紀初頭、水晶時計(クォーツ時計)の登場により、より正確な時間管理が可能になった。
さらに、無線電波を使って時刻を同期する「電波時計」が登場し、送受信のタイミングを正確に合わせることができるようになった。
4. まとめ
✅ 19世紀の通信では、送信者と受信者が時間を合わせることが非常に重要だった。
✅ 天文観測による時刻測定と、精密時計(クロノメーター)での時間保持が基本だった。
✅ 電信の発展により、「時報電信」が各都市に送られ、鉄道や商業活動で活用された。
✅ 「時報ボール」という物理的な目印で時間を知らせる方法も使われた。
✅ 長距離通信では、リレー方式を使い、時間差を考慮して送受信を調整した。
✅ 無線通信の発展により、標準時制度が整備され、時間同期の精度が向上した。
✅ 20世紀には水晶時計・電波時計が登場し、より正確な同期が可能になった。
水晶時計・電波時計が登場する前の時間の誤差はどのくらいあったのか?
水晶時計や電波時計が登場する以前、19世紀~20世紀初頭の時計の精度は、使用する時計の種類や管理方法によって大きく異なりました。
一般的に、秒単位の精度は確保できず、日単位で数秒~数分の誤差が発生することが普通 でした。
ここでは、当時の時計の種類ごとにどの程度の誤差が生じたのかを詳しく解説します。
1. 当時の時計の種類と精度
誤差: 1日あたり±0.1秒~1秒
振り子時計の中でも特に精度の高いもので、気圧・温度変化による影響を最小限にする工夫がされていた。
📌 使用例
誤差: 1日あたり±1秒~5秒
主に鉄道・軍事・科学実験などで使用され、当時としては非常に精度の高い時計
温度変化による膨張・収縮の影響を防ぐため、金属合金で作られた「格子振り子」などの工夫が施された。
📌 使用例
電信局の時刻同期
誤差: 1日あたり±2秒~10秒
航海中の船では、「正確な時刻」を知ることが経度測定に不可欠 だったため、高精度の「海洋クロノメーター」が使われた。
船の揺れに影響されないよう、振り子ではなくヒゲゼンマイ式の時計が使用された。
📌 問題点
船上の温度変化により、時間の進みが速くなったり遅くなったりすることがあった。
船員は毎日決まった時間に天測(太陽や星の観測)を行い、誤差を補正する必要があった。
📌 使用例
誤差: 1日あたり±5秒~30秒
19世紀後半、鉄道が発展すると、各駅の時計を同期する必要が出てきた。
「駅の時刻表示」や「運転士・駅員の携帯時計」は、1日に数秒~数十秒の誤差があった ため、定期的に修正された。
📌 問題点
駅ごとに時刻が異なることがあり、誤差が大きいと列車事故の原因になった。
「時報電信」を利用して、毎日決まった時間に時計を修正 することで対応。
📌 使用例
誤差: 1日あたり±30秒~2分
個人が持ち歩く時計(懐中時計、後の腕時計)は、気温や振動の影響を受けやすく、精度が安定しなかった。
📌 問題点
都市ごとに時刻がバラバラだったため、時計の時間が違うことで、約束の時間に遅れることもあった。
📌 対応策
町の時計屋で「正確な時刻」を定期的に修正するサービスがあった。
当時の時計は1日あたり数秒~数分の誤差が出るため、定期的に「正確な時刻」に修正する作業が必要だった。
各国の天文台が観測した「正しい時刻」を、政府機関や電信局が管理。
高校物理レベルの計算で、自由落下を仮定、さら空気抵抗や終端速度は無視すると
先に落ちる人の初速:v0 [m/s]
あとから落ちる人の初速:v1[m/s]
二人が合流する時刻: T [s]
(あとから落ちる人の出発時刻) - (先に落ちた時刻): D [s]
として
v1 = v0 - 1/2 * g * D**2 + g * T * D
v0 = 0とすると
v1 = - 1/2 * g * D**2 + g * T * D
T=10,D=1 で v1 約93[m/s]
T=10,D=3 で v1 約250[m/s]
となる
T=10,D=5 で v1 約150[m/s]
となる
以上まとめると、暗算でも初速は100[m/s]とか360[m/s]とかの速度が必要になることがわかる
量子の世界で起こる不思議な現象を、小学生にも分かるように説明します!
AさんとBさんの前に、それぞれ1つずつ箱があります。この箱には**赤・青・緑**の3色のボールが入っています。ただし、Aさんが箱を開けたときに赤なら、Bさんの箱も赤になる、というルールがあります。
つまり、どちらが開けても **同じ色** のボールが出てきます。
もし、このゲームのルールが **「ボールの色が最初から決まっている」** なら、どんなに離れていてもAさんとBさんが箱を開けたときに同じ色が出るのは当たり前ですよね。
これは、普通の物理の考え方では **「隠れたルール(隠れた変数)」** があると説明されていました。
実験をしてみると、どうやらボールの色は **「箱を開けるまで決まっていない」** みたいなんです!
さらに、Aさんが箱を開けた瞬間に、Bさんの箱の色もパッと決まる…。
まるで **Aさんが箱を開けたことが、すぐにBさんの箱に影響を与えた** みたいに見えます。
ベルの不等式というのは、
> **「もしボールの色が事前に決まっているなら、こういう確率でボールが出るはず」**
しかし、実験ではそのルールが **成り立たなかった** んです!
つまり、 **普通のルールでは説明できないこと** が起こっています。
これが「ベルの不等式の破れ」です。
>各電報には、**送信元の情報(識別コード)**を付加し、なりすましを防ぐ仕組みが取られた。例:軍の電信では、送信者の認証コードを含めることで、偽のメッセージを排除。
これはどういうことですか?
電信通信では、悪意のある第三者が偽のメッセージを送信し、受信者を騙すリスクがありました。
これを防ぐために、**送信者が本物であることを証明する仕組み(識別コード・認証コード)**が導入されました。
敵国やスパイが偽の軍事命令を送る可能性があった。例えば、**「本日午後3時に攻撃を開始せよ」**という偽の命令を送れば、相手を混乱させることができる。
送信者が「本物」であることを確認しないと、受信者はメッセージが信頼できるかどうか判断できない。そのため、送信者の識別情報(認証コード)を追加し、受信者が確認できる仕組みが作られた。
送信者ごとに 「ユニークな識別コード」 を設定し、電報の最後に付加。受信者は識別コードをチェックし、本物の送信者であることを確認。
ATTACK AT DAWN. [CODE: XJ-472]
「XJ-472」が正しい識別コードなら、本物のメッセージと判断。
偽の電信を送る者は、正しい識別コードを知らないため、識別される。
送信者ごとに 決められた特定の「符号(モールス符号のパターン)」を入れる ことで、なりすましを防ぐ。
SIGNATURE: -.. .- ... .... (DASH)
送信者の識別符号「DASH」がついているため、受信者は本物のメッセージと確認。
受信者が送信者に「合言葉」を求め、それが正しく返答されるかで識別 する方法。軍事通信やスパイ活動で頻繁に使われた。
送信者が事前に決めたコードを送ることで、正しい相手であることを証明。
事前に送信者と受信者だけが知っている「秘密のキーワード」をメッセージに含めることで、改ざんを防ぐ。
「BLUE SKY」というキーワードを知らない者は、正しいメッセージを送れない。
送信者の識別技術は、現代の**セキュリティ技術(デジタル署名、認証コード、ハッシュ関数)**につながっています。
ワンタイムパスワード(OTP) 使い捨ての認証コードで本人確認
デジタル署名(電子認証) 送信者が本物であることを暗号的に証明
公開鍵暗号方式(PKI) 送信者の識別とメッセージの改ざん防止
識別コード・認証コード事態を盗み見されたら意味がないように思えます
例えば
1.ATTACK AT DAWN. [CODE: XJ-472]
を盗み見して
2.STOP ATTACKING. [CODE: XJ-472]
識別コードをそのまま盗み見されてしまうと、攻撃者が本物のコードを使って偽のメッセージを送信できる という問題があります(リプレイアタックの危険性)。
これを防ぐため、以下のような 追加の認証対策 が導入されました。
あなたが指摘したように、単純な識別コード(例:「XJ-472」)を毎回使うと、盗み見された際に敵がそのコードを使って偽の命令を送る ことが可能になります。
この問題を防ぐため、コードを使い捨てにする、または動的に変化させる 方式が考案されました。
識別コードを1回しか使えないようにする(ワンタイムパスワード方式)。
メッセージごとに異なる認証コードを生成し、同じコードを再利用できない ようにする。
1回目の通信: ATTACK AT DAWN. [CODE: XJ-472]
2回目の通信: ATTACK AT NOON. [CODE: QL-839]
もし敵が「XJ-472」を盗んでも、2回目の通信ではすでに無効になっている ため、偽のメッセージを送れない。
受信者は「すでに使われたコードかどうか」をチェックし、同じコードが2回使われた場合は無効とする。
受信者が送信者に**ランダムな質問(チャレンジ)**を出し、正しい認証コードを返すことで識別 する。
送信者:「昨日のコードが XJ-472 だったので、今日は QL-839」
送信者は コードのルール(シーケンス、数学的な計算)を知っているので正しく答えられる。
しかし、敵はルールを知らないため、コードを盗んでも次のコードを予測できない。
識別コードをハッシュ関数で計算 し、毎回異なるコードを生成する。
受信者はハッシュの元の計算方法を知っているため、確認が可能。
送信者:「ATTACK AT DAWN. [HASH: 2A7B3C]」
敵は「2A7B3C」を盗んでも、次のメッセージでどんなハッシュが使われるか予測できないため、なりすましが困難。
メッセージの中に、送信者と受信者だけが知る 「秘密のキーワード」 を隠しておく。
これにより、敵が単純に識別コードを盗んでも、本物のメッセージを偽造できない。
本物のメッセージ:
ATTACK AT DAWN. [SECRET: SKY BLUE]
偽物のメッセージ:
STOP ATTACKING. [CODE: XJ-472] ← 本物のコードを使っていても、秘密のキーワードがないので偽物と判定。
送信者が**個人の特徴(音声、特定のモールス符号の癖)**を利用する。
例えば、モールス符号の打ち方のリズムが本人独特のものなら、なりすましが困難。
-.-. --- -.. . --- ... -.-.-- (CODE OK!)
受信者は「この符号の打ち方は司令官の癖と一致する」と判断し、本物と認識。
7. まとめ
識別コードが盗まれた場合の対策として、以下の方法が使われました:
方法 内容
ワンタイムコード 一度使ったコードは再利用不可(盗まれても無効)
チャレンジ&レスポンス 受信者が質問し、送信者が正しい答えを返せるか確認
>フィルタ回路を追加し、雷や外部ノイズによる誤信号の混入を低減。
フィルタ回路とは何ですか?
1. フィルタ回路とは?
フィルタ回路は、不要なノイズ(高周波・低周波の干渉)を除去し、必要な信号だけを通す回路 です。
電信通信においては、雷、誘導ノイズ、地磁気変動などによる不要な電流をカット する役割を果たしました。
2. ノイズの種類と影響
(1) 雷(サージノイズ)
雷の影響で強い電圧変動が発生し、電信線に一瞬大きな電流が流れる。
これがモールス符号の「短点(・)」や「長点(―)」に誤認される 可能性がある。
複数の電信線が並行して走っていると、お互いの信号が干渉することがある。
これにより、「H」を送信したつもりが「I」に誤認されるなどのエラーが発生。
近くに高電圧の電線があると、電磁誘導によって不要な電流が発生 し、電信信号が乱れる。
3. フィルタ回路の仕組み
フィルタ回路には**「特定の周波数帯の信号だけを通し、それ以外を遮断する」** という働きがあります。
これにより、ノイズを除去し、純粋な電信信号だけを伝送することが可能になります。
一定以上の周波数をカットし、低周波信号(モールス信号)だけを通す。
これにより、高周波ノイズ(雷や誘導電流)が影響しにくくなる。
低周波のノイズ(地磁気変動など)をカットし、必要な信号だけを通す。
例えば、低い電圧の誤信号(地磁気の変化による微弱な電流)を防ぐ。
モールス信号の周波数帯域(例:300Hz~800Hz)のみを通し、それより高すぎる or 低すぎる信号をカット。
(1) 受信側にフィルタ回路を追加
モールス電信の受信機の前にフィルタを挿入し、ノイズを除去してから信号を受信する。これにより、オペレーターが不要なノイズを聞かずに済む。
(2) グランド(接地)回路の強化
電信線の片側を地面に接続し、雷や外部ノイズを地面に逃がす「避雷回路」 を導入。雷が落ちた際、フィルタを通じてノイズをグラウンドに逃し、受信機が誤動作しないようにした。
(3) ツイストペア線の導入
電信線を「ツイストペア(2本の導線をねじる)」構造にすることで、電磁ノイズの影響を減らす。これにより、隣の電信線からの干渉(クロストーク)が大幅に軽減。
5. 現代への応用
電話回線のノイズフィルタ アナログ電話回線では、低周波のノイズをカットするフィルタが使われる。
インターネットのルーター 高周波信号だけを通すフィルタを搭載し、データ通信の信号品質を向上。
Wi-Fiのバンドフィルタ 必要な周波数(2.4GHz, 5GHz)だけを通すことで、干渉を防ぐ。
ツイストペア線(Twisted Pair)の仕組みとノイズ低減の原理
電信線を「ツイストペア(2本の導線をねじる)」構造にすることで、電磁ノイズの影響を減らすことができます。
これは、電磁誘導と干渉の原理を利用した技術で、現在のLANケーブルや電話回線にも応用されています。
ツイストペア線では、2本の導線をねじることで、外部ノイズの影響を打ち消す効果があります。
(1) 外部ノイズの影響を平均化
例えば、電信線の周囲に**外部ノイズ源(電磁波、雷、他の電線の影響)**があるとします。
2本の導線が平行に配置されている場合、片方の導線だけに強くノイズが影響する可能性がある。
しかし、導線がねじられていると、外部ノイズの影響が導線全体で均等になり、結果として平均化される。
(図示:外部ノイズが発生する例)
平行な電線: 外部ノイズが不均等に影響 ─────────── ← ノイズ(強い影響) ─────────── ← ノイズ(弱い影響)
ツイストペア線: ノイズが交互に影響し、平均化 \/\/\/\/\/\/\/ ← ノイズ(平均化) /\/\/\/\/\/\/\
(2) 電磁誘導の打ち消し
電線に流れる電流は、周囲に**磁場(電磁波)**を発生させる。
ツイストペアでは、隣接する部分で磁場の向きが逆になるため、互いに打ち消し合い、ノイズが発生しにくくなる。
>乱数表を使ってモールス符号を変換し、意味を隠す方法が開発された(ワンタイムパッド方式の先駆け)。
ここを詳しく教えてください
モールス電信では、盗聴のリスクを防ぐために暗号化技術が発展しました。その中でも、乱数表を利用した暗号化は、後に「ワンタイムパッド(One-Time Pad)」として発展する重要な技術の先駆けでした。
乱数表を使った暗号化は、送信する内容を事前に用意したランダムな数列と組み合わせて変換する方法です。
これは、一度しか使えない乱数を使うことで、解読がほぼ不可能になるという特徴があります。
(1) 暗号化の手順
2.事前に用意した乱数表を使う
例えば、「HELLO」に対して「37492」という乱数を割り当てる。
「H(8)+3 = 11」、「E(5)+7 = 12」、「L(12)+4 = 16」……
「11-3 = 8(H)」、「12-7 = 5(E)」……として元のメッセージを復元。
2. 具体的な暗号化の例
(1) 乱数表の例
文字: A B C D E F G H I J K L M
乱数値: 3 7 4 9 2 5 8 3 6 1 0 4 7
文字: N O P Q R S T U V W X Y Z
乱数値: 2 5 3 9 1 4 7 8 6 2 3 5 0
H(8)+ 3 = 11
E(5)+ 7 = 12
L(12)+ 4 = 16
L(12)+ 4 = 16
O(15)+ 5 = 20
(1) 非常に強力な暗号化
事前に用意された 完全にランダムな数列 を使うため、乱数表を持っていない第三者が解読することは不可能。
暗号文のパターンが存在しないため、頻度分析による解読ができない。
同じ乱数表を繰り返し使用すると解読されるリスクが高まるため、使い捨てにするのが基本。
「ワンタイムパッド(One-Time Pad)」の基礎になった技術。
(3) 盗聴対策
たとえモールス符号が傍受されても、受信者が持つ乱数表なしでは意味を解読できない。
送信者と受信者が 同じ乱数表を持っていないと通信できない。乱数表を安全に配布する必要があり、これ自体が盗まれるリスクがある。
(2) 一度しか使えない
同じ乱数表を何度も使うとパターンが発生し、解読される可能性がある。通信ごとに新しい乱数表を準備する必要がある。
5. 歴史的な応用
軍隊では、電信の盗聴を防ぐために乱数表暗号を採用。特に第一次世界大戦、第二次世界大戦では、機密電報の暗号化に利用された。
乱数表暗号のアイデアは、後に「ワンタイムパッド暗号」として正式に確立。これは理論上、絶対に解読不可能な暗号方式であり、現在でも**超機密通信(政府・軍・外交通信)**に使われている。
6. 現代への影響
ワンタイムパッド(One-Time Pad) 完全に安全な暗号方式(数学的に解読不可能)
現代のエンドツーエンド暗号通信 メッセージごとに新しい暗号キーを使う発想
この仕組みについて、さらに詳しく知りたい部分(例えば乱数表の作り方、実際の軍事暗号の事例、現代の暗号技術との関係)があれば、ぜひ質問してください!
乱数表を事前に共有するのは分かったのですが、送信者がどの乱数表を使ったのか分からないので受信者もどの乱数表を使えばいいのか分からなくないですか?
乱数表を事前に共有している場合、送信者と受信者はどの乱数表を使うのか?
乱数表を使った暗号通信では、送信者と受信者が同じ乱数表を選んで使う必要があります。
これを実現するために、以下の方法が考案されました。
送信者と受信者がどの乱数表を使うかを決める方法には、次のような方法があります。
(1) 事前に順番を決めておく
送信者も受信者も、現在の通信で 何番目の乱数表を使うのかを把握しておけば、同じものを使える。
送信者と受信者が 同じスケジュールに従って進めば、どの乱数表を使うべきか分かる。
送信者が乱数表「ID: 23」を使った場合、受信者は 「乱数表23」を選んで復号する。
例えば、通信のたびに1ページずつ破棄しながら進むことで、送信者と受信者が同期できる。
使用したページは破棄することで、再利用を防ぐ(安全性が向上)。
(4) 日時を基準にする
例えば「2024年2月17日」のメッセージには、事前に決めた「2024/02/17用の乱数表」を使用。
送信者と受信者がカレンダーを共有していれば、追加の情報なしで同期が可能。
スパイや軍事通信では、「数字放送」と呼ばれる短波ラジオ放送を利用し、乱数表の識別情報を事前に送る方式が使われた」。
ラジオで**「本日のキーは56」と送れば、受信者は「乱数表56」を使用する**ことができる。
一度使用した乱数表は必ず破棄し、再利用しない(ワンタイムパッド方式)。
乱数表が盗まれると危険なので、軍事やスパイ通信では 使用後に物理的に燃やす(焼却処分) こともあった。
3. まとめ
事前に順番を決めておく(1回目の通信→乱数表A、2回目→乱数表B)
メッセージ内に乱数表の識別番号を含める(例:「ID: 23」を記載)
ワンタイムパッドの冊子を作り、ページ番号順に使う
日付ごとに対応する乱数表を使う(例:2024/02/17 → 乱数表A)
ナンバーズステーションのような方法で、事前に識別情報を伝える
>各電報には、**送信元の情報(識別コード)**を付加し、なりすましを防ぐ仕組みが取られた。例:軍の電信では、送信者の認証コードを含めることで、偽のメッセージを排除。
これはどういうことですか?
電信通信では、悪意のある第三者が偽のメッセージを送信し、受信者を騙すリスクがありました。
これを防ぐために、**送信者が本物であることを証明する仕組み(識別コード・認証コード)**が導入されました。
敵国やスパイが偽の軍事命令を送る可能性があった。例えば、**「本日午後3時に攻撃を開始せよ」**という偽の命令を送れば、相手を混乱させることができる。
送信者が「本物」であることを確認しないと、受信者はメッセージが信頼できるかどうか判断できない。そのため、送信者の識別情報(認証コード)を追加し、受信者が確認できる仕組みが作られた。
送信者ごとに 「ユニークな識別コード」 を設定し、電報の最後に付加。受信者は識別コードをチェックし、本物の送信者であることを確認。
ATTACK AT DAWN. [CODE: XJ-472]
「XJ-472」が正しい識別コードなら、本物のメッセージと判断。
偽の電信を送る者は、正しい識別コードを知らないため、識別される。
送信者ごとに 決められた特定の「符号(モールス符号のパターン)」を入れる ことで、なりすましを防ぐ。
電信通信において、距離が長くなると電流が減衰し、信号が弱くなる問題が発生しました。この問題を解決するために開発されたのが 「リレー(中継器)」 です。
リレーは、弱まった電流を利用して新しい電流を作り、信号を増幅して次の区間へ送る装置 です。ここでは、リレーの仕組みを詳しく説明します。
(1) 電磁石
入力側から微弱な電流が流れると、電磁石が作動 する。これにより、リレー内部のスイッチ(接点)がONになる。
電磁石の磁力でスイッチが閉じる(ON)と、新たな強い電流が流れる。つまり、弱い信号をトリガーとして、新しい電流を発生させる。
(3) 新しい電源
リレーは 独立した電源 から新たな強い電流を供給。これにより、入力された信号と同じ内容の信号を、次の区間へ強い電流で送り直す。
2. 仕組みの動作
送信者が電鍵を押すと、最初の電流が電信線を流れる。ある程度の距離を伝わるが、電流が弱くなってくる。
微弱な電流でも、リレー内の電磁石が反応し、スイッチをONにする。このスイッチが閉じることで、別の強い電源から新しい電流が供給される。
こうして、新しい強い電流が再び電信線を流れ、次の中継局へ向かう。
(4) 次のリレーで再び増幅
このプロセスを繰り返し、最終的に受信者まで信号を正確に伝える。
3. 具体例
100km地点のリレーが電流を受信し、スイッチをONにして新しい電流を送る
300km、400km……と繰り返し、中継局を通じて信号がシカゴへ到達
この仕組みにより、電流が減衰することなく、数千kmの距離でも通信が可能になった。
4. リレーの発展と改良
アメリカの科学者ジョゼフ・ヘンリー が1835年に 電磁リレー を開発。これにより、長距離通信が可能になり、モールス電信の実用化を加速。
初期のリレーは 手動で監視する必要があった が、後に 自動リレー が開発され、より効率的に信号を増幅できるようになった。
現在の ルーターやネットワーク中継装置(リピーター) の基本原理は、電信のリレーと同じ。弱いWi-Fi信号を「Wi-Fi中継機」で増幅するのも、リレーの応用例。
リレーの回路図や実際の装置の動作原理について、さらに詳しく知りたいことがあれば教えてください!
リレーは、弱い電流を用いて新しい強い電流を流すスイッチの役割を果たします。これは、電磁石とスイッチを組み合わせた**電磁リレー(Electromagnetic Relay)**と呼ばれるもので、モールス電信の長距離通信を可能にしました。
+-----------+ +---------------------+ | 送信者 | | リレー | | (電鍵) |-----| コイル (電磁石) | | | | +-----+ | | | | | | | | | | | ON |----(新しい電流)------> | | | | | | | | | +-----+ | +-----------+ +---------------------+
コイル(電磁石) に電流が流れると磁力が発生し、スイッチがONになる。
スイッチがON になることで、右側の新しい強い電流が流れ、次の区間へ信号が送られる。
電磁石には電流が流れていない → スイッチはOFF(開いている)。このため、新しい電流は流れず、次の電信区間に信号は送られない。
送信者が電鍵を押すと、最初の微弱な電流がリレーの**コイル(電磁石)**に流れる。電磁石が作動し、磁力が発生する。磁力によって、リレー内部の**可動接点(スイッチ)**が引き寄せられ、スイッチがONになる。新しい強い電流が流れ、次の電信区間へ信号が送られる。
(3) 電鍵を離す(電流が止まる)
送信者が電鍵を離すと、最初の微弱な電流が止まる。電磁石の磁力が消える。バネの力でスイッチが元のOFF状態に戻る。新しい電流も止まり、信号の送信が停止する。この動作がモールス符号の「短点(・)」や「長点(―)」に対応して行われる。
3. 具体的な回路図
+------[ 送信電源 ]------+ | | | +------(電鍵)-------+ | | | | | +---+ | | | | | | | | | 電磁石 (コイル) | | | | | | | | +---+ | | | | | | +----|---------------+ | | | | (新しい電流) | +-------(リレーの接点)-----> 次の中継局 | +------------------------------+
磁力によってリレーのスイッチがONになり、新しい強い電流が流れる。
(1) 多段リレー
長距離通信では、1つのリレーだけでは不十分な場合がある。リレーを数段配置し、それぞれの区間で信号を増幅して送ることで、より遠距離まで通信できる。
初期のリレーは手動監視が必要だったが、後に自動的に信号を増幅・再送信する装置が開発された。
リレー技術は、電信だけでなく、さまざまな分野で活用されています。
コンピュータ(初期) 1940年代の初期のコンピュータ(ENIACなど)はリレー回路を使用
インターネット通信 ルーターやネットワークスイッチの基礎原理はリレーの発展形
1. 初期のリレーの仕組みと制約
初期の電磁リレーは 完全に自動化されておらず、手動による監視と調整が必要 でした。その理由は以下の通りです。
リレーの電磁石やスイッチの接触不良が発生しやすかった。初期のリレーは機械的な部品(バネや接点)が摩耗しやすく、定期的に点検と修理が必要だった。電磁石のコイルが熱を持つと誤動作することがあり、手動でリレーの動作を確認する必要があった。
初期の電信システムでは、信号が途中で弱くなったり、歪んだりする ことがあった。そのため、オペレーターが受信したモールス信号を確認し、誤った場合は手動で再送 する必要があった。
送信者が誤ってモールス符号を打った場合、誤った信号がそのまま伝わる。中継局のオペレーターが異常に気づいた場合、手動で通信を止めるか、修正を行う必要があった。
初期の電信回線は 雷や静電気の影響を受けやすく、誤信号が発生 することがあった。手動で信号の確認と調整を行い、不要なノイズを取り除く作業が必要だった。
各中継局には 電信オペレーターが常駐 し、受信したモールス符号を確認 した。もし信号が不明瞭だった場合、手動で「再送リクエスト」を送ることがあった。
電磁石の調整 や 接点の清掃 を行い、正常に動作するように点検。リレーの動作が鈍い場合は、手動でスイッチを切り替えて信号を送り直すこともあった。
誤った信号が送られた場合、オペレーターが正しい信号を手動で再送することが求められた。例えば、長距離の通信で「HELLO」と送るつもりが「HELO」になった場合、オペレーターが気づいて修正することもあった。
(1) 改良された電磁リレー
19世紀後半になると、より高精度なリレー(接触不良が少なく、信号を正確に増幅する装置)が開発される。これにより、手動での監視の必要性が減少 し、自動化が進んだ。
1870年代以降、手動監視なしで信号を自動的に増幅・転送できるリレー が登場。これにより、遠距離の電信通信が大幅に効率化され、オペレーターの負担が軽減 した。
電磁電信機を用いた通信には、以下のような問題点がありました:
通信の改ざんリスク(悪意のある第三者が偽のメッセージを送る)
これらの問題に対し、当時の技術者たちはさまざまな対策を考案し、電信の安全性と信頼性を向上させました。各問題ごとに詳しく見ていきます。
リレー(中継器) を設置し、電流が弱くなっても強い電流に増幅することで信号の劣化を防いだ。これにより、長距離通信が可能になり、信号の誤送信が減少した。
(2) 絶縁技術の向上
初期の電線は裸の鉄線を使っていたため、雨や湿気による信号の漏洩が問題だった。絶縁体(ゴム、ガタパーチャ樹脂)を使った電線が開発され、信号の安定性が向上した。
(3) 再送リクエストの仕組み
確認信号(ACK)を導入し、受信側が「正しく受信した」ことを送信側に伝える仕組みが生まれた。もし確認信号が送られなかった場合、送信者は**再送信(Retransmission)**を行った。
フィルタ回路を追加し、雷や外部ノイズによる誤信号の混入を低減。ツイストペアケーブル(電線をねじることで外部ノイズの影響を減らす技術)が導入された。
(1) 暗号化の導入
初期の電信は 誰でもモールス符号を解読できるため、盗聴が容易 だった。
軍や政府は、機密情報を送る際に**「コードブック方式」**(事前に決めた符号表を使う)を採用。
例:「KING → ZR3」、「ATTACK → 7Y2」 のように変換する。
ヴィジュネル暗号(Vigenère cipher) のような多段暗号を使うことで、簡単には解読できない仕組みを導入。
乱数表を使ってモールス符号を変換し、意味を隠す方法が開発された(ワンタイムパッド方式の先駆け)。
企業や政府機関は**専用の電信コード(プロプライエタリコード)**を使用し、外部の人間が解読できないようにした。例:「A」を「Q」と送信する など、独自のルールを採用。
各電報には、**送信元の情報(識別コード)**を付加し、なりすましを防ぐ仕組みが取られた。例:軍の電信では、送信者の認証コードを含めることで、偽のメッセージを排除。
チェックサム(Checksum)の原型となる手法が登場し、受信した電報の正しさを検証できるようになった。例:「メッセージの文字数を送信前後で照合する」方式。
軍や企業の通信では、電報の最後に**「秘密のキーワード」**(合言葉)を入れ、受信者だけが本物のメッセージを識別できるようにした。例:「ATTACK AT DAWN, CODE: BLUE」 → 「BLUE」を知っている者のみが本物と判定。
重要な通信は二重に送信し、内容が一致していることを確認する方法も採用された。もし二つの電報の内容が異なっていれば、受信者は改ざんの可能性を疑うことができた。
(3) 再送リクエストの仕組み
確認信号(ACK)を導入し、受信側が「正しく受信した」ことを送信側に伝える仕組みが生まれた。もし確認信号が送られなかった場合、送信者は**再送信(Retransmission)**を行った。
ここを詳しく教えてください
1. 基本的な流れ
電信における「確認信号(ACK/NACK)」の仕組みは、以下のような流れで機能しました。
もし正しく受信できたら → ACK(確認信号)を送信。もし誤っていたら → NACK(否定応答)を送信し、再送を要求。
ACK(「了解」)を受け取ったら、次のメッセージを送信。NACK(「もう一度送ってください」)を受け取ったら、同じメッセージをもう一度送信。
2. 詳細な動作例
送信側(A)から受信側(B)へ「HELLO」のメッセージを送る場合:
送信者(A) → → → HELLO → → → 受信者(B) ↓ ACK(了解!) ↓ 送信者(A) → → → 次のメッセージへ
送信者(A) → → → HELLO → → → 受信者(B)(ノイズ発生) ↓ NACK(聞き取れませんでした!) ↓ 送信者(A) → → → HELLO(再送) ↓ ACK(了解!) ↓ 送信者(A) → → → 次のメッセージへ
実際の電信では、ACK/NACKのために次のような符号が使われました。
「R」(・-・)は「Received」の略で、「正しく受信した」の意味。
「OK」(--- -・-)が使われることもあった。