技術 半導体はなぜ「半」導体なのか——導体と絶縁体の「あいだ」が世界を動かす
半導体の「半」は、電気を半分しか通さないという意味ではありません。電気をよく通す導体と、ほとんど通さない絶縁体の「あいだ」にいる、という位置の話です。そのどっちつかずの性質こそが、スイッチにも増幅器にもなる。バンドギャップ、ドーピング、そしてなぜシリコンばかりが使われるのかをたどります。
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技術 ダムはどうやって水を「ためる」のか——力をどこへ逃がすかで、形が決まる
ダムは水を「せき止める壁」ではありません。深いところで何トンもの力で押してくる水を、自分の重さ・両岸の岩・広い底のどこへ逃がすか——その答えの違いが、重力式・アーチ式・ロックフィルという形になります。黒部ダムが186メートルを守った経緯まで、ダムの力学をたどります。
技術 電波はなぜ「周波数帯域」で用途が違うのか——長い波は遠くへ、短い波はたくさん運ぶ
潜水艦は超長波、5Gはミリ波。同じ「電波」なのに、周波数が違うだけで使い道はまるで変わります。低い波は地球を回り込んで遠くへ、高い波はまっすぐ飛んでたくさん運ぶ。その代わり遮蔽物に弱い。周波数帯ごとに用途が分かれる理由を、波の物理と電離層からたどります。
科学 飛行機はなぜ空を飛べるのか——「同時に出会う」という誤解と、空気を下へ曲げる翼
翼の上面は遠回りだから空気が速くなる——よく聞くこの説明は、前提のほうが間違っています。上面の空気はむしろ先に後縁へ着く。揚力を「空気を下へ曲げる反作用」と「翼を回る循環」から捉え直し、データを疑って飛んだライト兄弟の話までたどります。
技術 コンクリートはなぜ1000年もつのか——欠陥とされた石灰の粒が、ひびをふさぐ
古代ローマのコンクリートは2,000年経っても崩れず、海中の防波堤はむしろ強くなっています。一方、現代の鉄筋コンクリートの寿命は50〜100年ほど。この差はどこから来るのでしょうか。長く欠陥と見られてきた「石灰の白い粒」が、じつはひびを自分でふさぐ自己修復の鍵だった——2023年のMITの研究を入り口に、海水が育てる鉱物、現代コンクリートが鉄筋とともに朽ちる仕組み、そして速さと寿命のトレードオフまでをたどります。
科学 原子時計はなぜそんなに正確なのか——地球の自転をやめ、原子の振動に「1秒」を預けるまで
いまの「1秒」は地球の自転ではなく、セシウム原子が約92億回振動する時間で定められています。原子時計が桁外れに正確なのは、原子の振動には個体差も経年変化もないから。レーザーで原子を冷やすセシウム原子泉時計、光で刻む光格子時計、そして原子核を使う次世代時計まで、「1秒」を地球から原子へ、さらにその先へ預けてきた歩みと、その正確さがGPSや通信を支えるしくみをたどります。
技術 なぜ橋は落ちないのか——圧縮と引張を振り分ける、力の通り道の設計
橋が落ちないのは、材料が頑丈だからというより、力をどこへ流すかが設計されているからです。押す力（圧縮）と引く力（引張）をどう振り分けるか——アーチ、トラス、ケーブルという形の違いはここから生まれます。明石海峡大橋の1メートルの来歴から、開通4か月で崩れ落ちたタコマ橋の教訓まで、橋が立っている理由をたどります。
技術 GPSはなぜ「ずれる」のか——わざと狂わせて打ち上げる、衛星の原子時計
スマートフォンが当たり前に現在地を示す裏側で、GPS衛星の原子時計は打ち上げ前からわざとずらして設定されています。速く動く時計は遅れ、重力の弱い上空では速く進む——特殊・一般相対性理論の二つの効果が逆向きに働き、差し引き1日およそ38マイクロ秒。補正しなければ位置は1日で約10kmもずれてしまう、日常に隠れた相対論の話。
科学 大気圏再突入はなぜ難しいのか——摩擦で燃えるのでも、浅い角度で弾むのでもなく
宇宙から帰る船が炎をまとう理由は、空気との摩擦ではなく、機体前方で圧縮された空気の熱にある。「角度が浅いと弾かれる」もまた誤解だ。失う運動エネルギーの99%は経路の空気を熱し、機体が浴びるのは1%ほど。鈍頭・アブレーター・揚力——再突入の物理と工夫をたどる。
科学 燃料電池と電池は何が違うのか——「ためる」電池と、燃料を「もらい続ける」発電装置
「燃料電池」は充電できない電池で、燃やさない燃料を使う。名前が二重に奇妙なこの装置の正体は、反応する物質を中に抱えた普通の電池と違い、燃料を外から受け取り続ける「開いた発電装置」にある。1839年に弁護士が見つけ、アポロでは飛行士が副産物の水を飲み、いまは家庭のエネファームで湯まで沸かしている。