Let's start this video by throwing a mouse, a dog, and an elephant from a skyscraper onto something soft.

この動画は、ネズミと犬と象を高層ビルから柔らかいものの上に落とすところから始めましょう。

Let's say, a stack of mattresses.

たとえば、マットレスの山だとしましょう。

The mouse lands and is stunned for a moment before it shakes itself off and walks away pretty annoyed,

ネズミは着地して一瞬呆然としますが、すぐに体を振って不機嫌そうに歩き去ります。

because that's a very rude thing to do.

そんな乱暴なことをされたのですから当然です。

The dog breaks all of its bones and dies in an unspectacular way,

犬は全身の骨を折り、あっけなく死んでしまいます。

and the elephant explodes into a red puddle of bones and insides and has no chance to be annoyed.

そして象は骨と内臓が飛び散る赤い水たまりと化し、不機嫌になる暇すらありません。

Why does the mouse survive, but the elephant and dog don't?

なぜネズミは生き残り、象と犬は死んでしまうのでしょうか。

The answer is size.

答えは「サイズ」です。

Size is the most underappreciated regulator of living things.

サイズは、生き物を左右する最も過小評価された要因です。

Size determines everything about our biology, how we're built, how we experience the world, how we live and die.

サイズは、体の構造から世界の感じ方、生き方や死に方まで、生物学のすべてを決定づけます。

It does so because the physical laws are different for different-sized animals.

それは、サイズが違えば働く物理法則も変わるからです。

Life spans seven orders of magnitude, from invisible bacteria to mites, ants, mice, dogs, humans, elephants, and blue whales.

生命は7桁もの規模にわたり、目に見えない細菌からダニ、アリ、ネズミ、犬、人間、象、シロナガスクジラまで存在します。

Every size lives in its own unique universe right next to each other, each with its own rules, upsides, and downsides.

それぞれのサイズは、独自のルールと長所・短所を持つ、隣り合わせの別世界に生きています。

We'll explore these different worlds in a series of videos.

このシリーズでは、そうした異なる世界を探っていきます。

Let's get back to the initial question.

最初の疑問に戻りましょう。

Why did our mouse survive the fall?

なぜネズミは落下しても生き延びたのでしょうか。

Because of how scaling size changes everything, a principle that we'll meet over and over again.

サイズが変わるとすべてが変わるからで、この原則はこれから何度も登場します。

Very small things, for example, are practically immune to falling from great heights,

たとえば、とても小さなものは高所からの落下にほぼ無敵です。

because the smaller you are, the less you care about the effect of gravity.

体が小さいほど、重力の影響を受けにくくなるからです。

Imagine a theoretical spherical animal the size of a marble.

ビー玉サイズの球形の動物を想像してみてください。

It has three features, its length, its surface area, which is covered in skin, and its volume,

この動物には、長さ、皮膚に覆われた表面積、そして体積という3つの特徴があります。

or all the stuff inside it like organs, muscles, hopes, and dreams.

体積とは、臓器や筋肉、そして希望や夢といった中身すべてのことです。

If we make it ten times longer, say the size of a basketball, the rest of its features don't just grow ten times.

これを10倍の長さ、たとえばバスケットボールほどの大きさにしても、他の特徴は単純に10倍にはなりません。

Its skin will grow one hundred times, and its insides, or its volume, grows by one thousand times.

皮膚は100倍に、中身つまり体積は1000倍になります。

The volume determines the weight, or more accurately, mass of the animal.

体積が、動物の重さ、正確には質量を決めます。

The more mass you have, the higher your kinetic energy before you hit the ground, and the stronger the impact shock.

質量が大きいほど、地面に着く前の運動エネルギーが大きくなり、衝撃も強くなります。

The more surface area in relation to your volume or mass you have, the more the impact gets distributed and softened,

体積や質量に対して表面積が大きいほど、衝撃は分散され和らげられます。

and also the more air resistance will slow you down.

さらに、空気抵抗によって速度も落ちやすくなります。

An elephant is so big that it has extremely little surface area in ratio to its volume,

象はあまりに大きいため、体積に対する表面積の割合が極端に小さくなります。

so a lot of kinetic energy gets distributed over a small space, and the air doesn't slow it down much at all.

そのため、大きな運動エネルギーが狭い範囲に集中し、空気抵抗もほとんど効きません。

That's why it's completely destroyed in an impressive explosion of goo when it hits the ground.

だからこそ、地面に落ちた瞬間に派手に爆発するように粉々になるのです。

The other extreme, insects, have a huge surface area in relation to their tiny mass,

逆の極端な例が昆虫で、わずかな質量に対して表面積が非常に大きくなります。

so you can literally throw an ant from an airplane, and it will not be seriously harmed.

そのため、アリを飛行機から投げ落としても、大した怪我にはなりません。

But while falling is irrelevant in the small world, there are other forces that are harmless for us,

しかし、小さな世界では落下は問題になりませんが、私たちには無害な別の力が存在します。

but extremely dangerous for small beings.

それが、小さな生き物にとっては非常に危険なのです。

Like surface tension, which turns water into a potentially deadly substance for insects.

たとえば表面張力は、昆虫にとって水を命取りになりかねない物質に変えてしまいます。

How does it work? Water has the tendency to stick to itself.

仕組みはこうです。水には自らくっつき合う性質があります。

Its molecules are attracted to each other through a force called cohesion,

水の分子同士は「凝集力」と呼ばれる力で引き合っており、

which creates a tension on its surface that you can imagine as a sort of invisible skin.

これが水面に張力を生み出し、いわば目に見えない皮膜のようなものを作ります。

For us, this skin is so weak that we don't even notice it normally.

私たち人間にとって、この皮膜はあまりに弱く、普段は気づきもしません。

If you get wet, about 800 grams of water or about 1% of your body weight sticks to you.

濡れたとき、体には約800グラム、体重のおよそ1%の水がくっつきます。

A wet mouse has about 3 grams of water sticking to it, which is more than 10% of its body weight.

濡れたネズミには約3グラムの水がつき、これは体重の10%以上に相当します。

Imagine having eight full water bottles sticking to you when you leave the shower.

シャワーを出た瞬間に、満杯の水のボトル8本分が体にくっついていると想像してみてください。

But for an insect, the force of water's surface tension is so strong that getting wet is a question of life and death.

しかし昆虫にとって水の表面張力はあまりに強く、濡れることが生死を分ける問題になります。

If we were to shrink you to the size of an ant, and you touch water, it would be like you were reaching into glue.

もしあなたがアリの大きさに縮んで水に触れたら、まるで接着剤に手を突っ込むようなものです。

It would quickly engulf you, its surface tension too hard for you to break, and you'd drown.

あっという間に飲み込まれ、その表面張力を破ることができず、溺れてしまうでしょう。

So insects evolved to be water repellent.

そこで昆虫は、水をはじく体へと進化しました。

For one, their exoskeleton is covered with a thin layer of wax, just like a car.

まず、外骨格は車のように薄いワックスの層で覆われています。

This makes their surface at least partly water repellent, because it can't stick to it very well.

これにより表面は少なくとも部分的に水をはじくようになり、水がうまくくっつかなくなります。

Many insects are also covered with tiny hairs that serve as a barrier.

多くの昆虫は、バリアの役目を果たす微細な毛にも覆われています。

They vastly increase their surface area and prevent the droplets from touching their exoskeleton and make it easier to get rid of droplets.

これが表面積を大幅に増やし、水滴が外骨格に直接触れるのを防ぎ、水滴を落としやすくしています。

To make use of surface tension, evolution cracked nanotechnology billions of years before us.

表面張力を活用するために、進化は人類より何十億年も前にナノテクノロジーを編み出していました。

Some insects have evolved a surface covered by a short and extremely dense coat of water-repelling hair.

一部の昆虫は、短く極めて密度の高い撥水性の毛で覆われた表面へと進化しています。

Some have more than a million hairs per square millimeter.

中には1平方ミリメートルあたり100万本以上の毛を持つものもいます。

When the insect dives underwater, air stays inside their fur and forms a coat of air.

この昆虫が水中に潜ると、毛の中に空気がとどまり、空気の膜を形成します。

Water can't enter because the hairs are too tiny to break its surface tension.

毛があまりに細かいため水の表面張力を破れず、水は侵入できません。

But it gets even better.

しかも、話はこれだけでは終わりません。

As the oxygen of the air bubble runs out, new oxygen diffuses into the bubble from the water around it, while the carbon dioxide diffuses outwards into the water.

気泡の中の酸素が減ってくると、周囲の水から新しい酸素が気泡内に拡散し、二酸化炭素は水中へと排出されていきます。

And so the insect carries its own outside lung around and can basically breathe underwater thanks to surface tension.

こうして昆虫は体外に自前の「肺」を持ち歩き、表面張力のおかげで水中でも呼吸できるのです。

This is the same principle that enables pond skaters to walk on water, by the way.

ちなみに、これはアメンボが水面を歩ける仕組みと同じ原理です。

Tiny anti-water hairs.

極小の撥水毛のおかげです。

The smaller you get, the weirder the environment becomes.

小さくなればなるほど、環境はますます奇妙になっていきます。

At some point, even air becomes more and more solid.

ある段階を超えると、空気さえもだんだん固体のように感じられてきます。

Let's now zoom down to the smallest insects known, about half the size of a grain of salt, only 0.15 millimeters long.

ここで、知られている中で最も小さい昆虫、塩粒の半分ほど、わずか0.15ミリの世界にズームしてみましょう。

The fairy fly.

「妖精バチ」です。

They live in a world even weirder than other insects.

彼らは他の昆虫よりもさらに奇妙な世界に生きています。

For them, air itself is like thin jello, a syrup-like mass surrounding them at all times.

彼らにとって空気そのものが、常にまとわりつく薄いゼリーやシロップのような塊なのです。

Movement through it is not easy.

その中を移動するのは簡単ではありません。

Flying on this level is not like elegant gliding.

このスケールでの飛行は、優雅な滑空とはほど遠いものです。

They have to kind of grab and hold onto air.

空気をつかんで、しがみつくようにして進まなければなりません。

So their wings look like big hairy arms rather than proper insect wings.

そのため彼らの翅は、まともな昆虫の羽というより、毛むくじゃらの大きな腕のように見えます。

They literally swim through the air like a tiny gross alien through syrup.

彼らはまさに、シロップの中を泳ぐ小さな奇妙な宇宙人のように空気の中を泳いでいるのです。

Things only become stranger from here on as we explore more universes of different sizes.

さらに異なるサイズの世界を探っていくと、物事はもっと奇妙になっていきます。

The physical rules are so different for each size that evolution had to engineer around them over and over as life grew in size in the last billion years.

サイズごとに物理法則があまりに異なるため、この10億年で生物が大きくなるたびに、進化はその都度対応策を編み出す必要がありました。

So why are there no ants the size of horses?

では、なぜ馬ほどの大きさのアリはいないのでしょうか。

Why no elephants the size of amoeba?

なぜアメーバほどの大きさの象もいないのでしょうか。

Why?

なぜでしょうか。

We'll discuss this in the next part.

この続きは次回、お話しします。

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