科学・数理(サイエンス)」カテゴリーアーカイブ

考古学と最先端科学技術。

エジプト・クフ王のピラミッドの内部に巨大空間が見つかったという(読売オンライン)。この空間は名古屋大学をはじめとする国際研究チームが解明したというが、その解決手法は、宇宙から飛来するミュー粒子を使ってピラミッドの中身を透視するというものであった。

ミュー粒子とは素粒子論でもおなじみで、スピンが2分の1の粒子なのでディラック方程式で記述できるはずだが、一昔前まではミュー粒子を扱うような素粒子論などの純粋科学が何かに役に立つとは、ほとんどの研究者は考えなかったであろう。まさに「役に立つ科学は、役に立たない科学から生まれる」ということを実証した形だ。

普通の人からすれば変な話かもしれないが、純粋科学に取り組んでいる人の中には、役に立たないことを誇りに思っている人々がいる。しかもその数は少なくない。しかし役に立たないという言葉の裏返しは「科学的価値がある」ということである。実はこれらの人々は科学的価値があることを誇りに思っているのだ。

クフ王のピラミッドの話に戻るが、素粒子論が考古学に利用されるとは、時代も進歩したものである。この先、どのような役に立たない純粋科学が日常で用いられるようになるか、期待するところである。

理論は正しいのか?間違っているのか?

最近何かと話題の「ダークマター(暗黒物質)」。観測データに照らし合わせると、ダークマター・ダークエネルギーが宇宙の質量のほとんど(90%以上)をせめるという。ダークマターの候補になる物質はいくつか考えられているが、現在ではまだそれを特定するには至っていない。

ただそれらは既存の理論に基づいたデータであり。理論そのものが間違っているという可能性も否定できない。実際、現在の宇宙モデルの基になっている一般相対性理論は不完全である(量子論でないという意味で)というのは物理学者の間では共通の認識であり、一般相対論が量子化(量子重力理論)されれば解決されるという可能性も否定できない。また、既存の理論を修正するという試みも行われている。

いずれにせよ、現在の観測データは既存の知識だけでは説明できない状況が起きている。現在の理論は正しいのか?間違っているのか?また間違っているのならば修正すれば観測と一致するのか?あるいは根本的書き換えが要求されるのか?まだ結論は出ていないが、根本的書き換えによって物理の世界に大変革が起きる可能性は否定できない。

未来の物理理論の風景はどうなっているのか?その風景を作り上げる物理学者には強い野望が求められるところである。

眼で世界を見るのではなく、紙とペンで宇宙を見る。

世界を見ることによって見識を深めるということは昨今のブームみたいなものでもあるが、宇宙から見れば地球上の世界は微々たるものだ。それならいっそのこと、宇宙を見て全てを見渡せばいい。

しかし、望遠鏡の性能にも限界があるので、眼で宇宙を見渡すには限界がある。しかし紙とペンさえあれば宇宙を全て見渡すことが可能だ。しかしおそらくまだ誰も宇宙全てを見渡してはいない。初めて宇宙を見渡す人間は誰になるのであろうか?

幾何化予想(ポアンカレ予想)を解決した数学者ペレルマンは、幾何化予想を解決することによって宇宙を見たと言ったという。しかし僕の個人的見解では、ペレルマンはまだ宇宙全体は見ていないと考えている。ペレルマンの3次元幾何だけでは、相対論的宇宙を見るのにはまだまだ不足がある。

宇宙の果てというものは、望遠鏡で見るものではない。紙とペンで見るものであると僕は考えている。紙とペンには限りない可能性が秘められている。

科学は間違いを犯しながら発展していく。

科学と言うと、「正確なもの」「絶対的に正しいもの」だと思われがちだが、科学のこれまでの歴史は間違いを修正していく歴史でもある。

例えば、物理学はニュートンにより打ち立てられ、自然の法則を寸分の狂いもなく表すものだと思われていた。ところがそれから200年以上経ったころに、それはアインシュタインにより否定される。そのアインシュタインの理論も現在では完全だとは思われておらず、量子重力理論などのアインシュタインを超える理論の出現が期待されている。

とは言え、物理学は科学の中でも特に精密な部類に入る。生物学や地学などでは修正どころか前時代の理論が完全否定され、全く反対の事が正しいとされることがよくある。

しかし、科学が間違っているととらえるのは間違っている。多くの科学は非科学的なものよりも圧倒的に正しく正確だ。しかも科学には根拠(理論)が存在する。なので、基本的には科学に基づいた考えを受け入れるのが原則である。

もし現在の科学が100%正しいのならば、科学の発展は完全に止まってしまう。現在の正しい科学から、「より正しい科学」へと脱皮していくのが科学の発展というものである。

科学者の探求心は常に深いレベルへと向けられ、継続的発展が行われることになる。

重力波観測から、重力波天文学へ。

2017年度のノーベル物理学賞に、重力波を世界で初めて観測した、アメリカの重力波観測施設「LIGO」のワイス博士、ソーン博士、バリッシュ博士の三人が受賞されることが決まった。

僕自身は実験に関しては非常に疎いので、実験の詳細な内容は説明しきれないが、この三人のうちソーン博士は、理論家の間でも有名な名前だ。

というのは、超有名な重力理論の専門書、マイスナー、ソーン、ホイーラーの三人の著書「GRAVITATION(重力理論)」の著者のうちの一人であるからだ。この「GRAVITATION」は非常に分厚い書物で(日本語版は1324ページある)、研究者の間では通称「電話帳」と呼ばれている。「電話帳のソーンだ」と言えば、ほとんどの理論家でもわかるだろう。

今回の授賞理由となった重力波の観測は、まだ「検出した」という段階なので、これからどう具体的な「観測」へと結びつけるかがこれからの課題であろう。

「重力波天文学」という言葉もでき始めているらしいが、このような分野が発展した暁には、ブラックホールの観測などに大きな威力を発揮するものと思われる。

なぜ基礎科学が重要なのか?

10月2日(月)からノーベル賞の発表が始まる。文学賞で注目されている村上春樹も気になるが、やはり科学分野3賞がどのような分野に授与されるかは注目されるところである。

ところで、ノーベル賞は基礎科学重視である。もちろん2014年の物理学賞の青色発光ダイオードのような応用分野に授与されることもしばしばあるが、割合で言うと基礎分野への授与が多いのではないかと思われる。

では、なぜ基礎科学が重要なのか?その答えを誤解を恐れずに一言で言えば、「基礎科学の方が純粋に科学的価値が高い」からである。それの対比として応用分野の重要性を一言で言うと「役に立つ」ということであろう。

しかし厄介なのが、この基礎科学の「科学的価値」というものは、なかなか多くの人には理解されない。純粋科学の科学的価値は、数値では表現できないし、言葉でも簡単に表せない。そのせいか、基礎科学を研究している人に対して「道楽だ」という言葉を投げかける人もいる。なかなか基礎科学の重要性をわかってもらえないのが少し悩ましい。

もちろん、応用科学も元をたどれば基礎科学の結果の上に成り立っている。基礎科学がなければ応用科学も存在できない。そう言えば少しは基礎科学の重要性はわかってもらえるかもしれない。しかしそれは純粋に「価値」を理解するのとは少し違う。

ほとんどの基礎科学者は「基礎」を研究していることに誇りを持っている。そして「基礎」の価値と重要性をどこまで理解して受け入れられるか、それは社会の熟成度を大きく示すものである。

来週、ノーベル賞発表。これからの日本の科学の行方。

来週月曜日の医学・生理学賞を皮切りに、ノーベル賞受賞者の発表が始まる。受賞者をニュース速報で知るのもいいが、ノーベル財団公式サイト「Nobelprize.org」で、発表の中継を見るのも面白い。この公式サイトはもちろん全て英語で書かれているが、ノーベル賞のこれまでの歴史や特集など盛りだくさんで、結構面白い。

ところでこれからの日本のノーベル賞、もっと広く日本の科学界はどうなっていくのであろうか。最近しばしば忠告されていることであるが、日本の科学の将来はかなり暗い。そのことは、2015年物理学賞受賞の梶田教授や、去年の医学・生理学賞受賞の大隅教授も頻繁に口にしている。

その原因は、日本の「基礎科学の軽視」にある。最近の日本の科学政策は、圧倒的に応用重視だ。役に立つもの、さらに言えば儲かるものに対して、圧倒的に予算が回される。もちろん、ノーベル賞だけが科学ではないが、ノーベル賞は圧倒的に基礎科学重視である。

20世紀まで、日本は圧倒的に基礎科学に対して寛容であった。それが湯川秀樹をはじめとする基礎科学者のノーベル賞受賞につながってきた。

役に立つ科学・儲かる科学の価値は非常に分かりやすい。しかしそれらの応用科学は言うまでもなく基礎科学の下に成り立っているのであり、基礎科学は国家の科学力の基礎体力である。すなわち基礎科学軽視は、役に立つ儲かる科学の衰退にも結び付いてくる。

iPS細胞研究も、元はと言えば基礎科学の研究であった。それが今では再生医療という圧倒的に役に立つ科学に昇華している。

日本人のノーベル賞受賞が続いているとは言え、科学技術立国としての日本の将来は非常に暗い。そのような展望を修正するには、文科省などの科学政策に関わる官僚・政治家の基礎科学に対する認識を変えるしかない。

21世紀は”生物学”の世紀になるか?

もう21世紀に入ってしばらく経つが、21世紀の科学はどのようになるのだろうか?

20世紀は「物理学の世紀」とも言われる。19世紀最後の年、1900年に発表されたプランクの量子仮説に始まり、20世紀初頭、量子力学と相対性理論という物理学の二本柱が確立された。その後の物理学はこの二本柱をベースに発展していく。

20世紀の物理学が”革命的”であったのに対して、20世紀前半の生物学は”古典的”であった。その生物学に革命が起きたのはもちろん、ワトソン、クリックによる遺伝子の二重らせん構造であることは言うまでもない。そして20世紀後半、分子レベルから見た生物学、つまり分子生物学が生まれる。

1990年代に入り、「ヒトゲノム解析計画」が進められたことにより、生物学に再び革命が起きる。21世紀の生物学の爆発の着火点は、もちろんこのヒトゲノム解析計画であることは言うまでもない。

21世紀の生物学は、革命の連続である。その一つはもちろん山中伸弥博士のiPS細胞の発見であろう。そしてその後、遺伝子を自由自在に操る「ゲノム編集」というとんでもない技術が確立された。これからの生物学では、このゲノム編集が重要な役割をすることは容易に推測される。

現在、物理学は熟成期に入ったと言える。それに対して生物学はまさしく爆発期である。

これから100年近く経ったとき、21世紀は生物学の世紀であったと言われる可能性は非常に高いが、この生物学の爆発的発展を見ると、生物学がこの後どのように発展していくか、全く想像できない。

量子コンピューターについて。

先日、日本が量子コンピューター研究に多額の投資を行うと発表し、それを受けて量子コンピューター関連銘柄が高騰しているというニュースがあった。

量子コンピューターとは、従来のコンピューターとは原理が違い、高性能というより全く質的に違うといってよい。従って計算速度も桁違いに速い。

量子コンピューターはまだ研究段階で、実用化はまだ先だと言われている。とは言え、少し特殊な「量子アニーリング」という原理を使った量子コンピューターはすでにカナダの企業により実用化されている。(この量子アニーリングの原理は、日本人が発明した。)しかし、”王道”の量子コンピューターはまだ素子を開発している段階だ。

量子コンピューターの理論研究の現状は、一昔前までは”ニールセン・チャン”と言われる量子コンピューターの教科書が唯一の文献であったが、最近では日本語の教科書も結構出てきている。

技術的な現状は、正直、僕には詳しいことはわからない。しかし、NECなどの日本企業が地道に開発を続けているという話は聞くが、あまりメジャーな研究ではないような気がする。

量子コンピューター・量子情報関係では、「量子暗号」の研究がそこそこ実用化に近づいているようだ。量子暗号は、”絶対に破られない暗号”だと言われている。

この、国による大規模投資がどれだけの成果を挙げられるか?科学的にも経済的にも注目を浴びるだろう。

安倍改造内閣に想う。

8月3日、安倍首相が内閣改造を行った。メディアの評判は、「目新しさがない」とか「閣僚経験者が多すぎる」など、保守的な姿勢を批判するものが多かった。

しかし僕は、今回の改造は特に悪いものではないと思っている。とは言え、現段階では「良い」とも言えないのが事実だ。

安倍首相は、今回の改造内閣を「仕事人内閣」と呼んでいる。確かにそんな目で見ると、(先入観からか?)仕事人の集まりのように見えなくもない。

都議選での自民惨敗により、にわかに次期自民党総裁・次期首相をめぐる動きが水面下で進んでいる。野田聖子・総務大臣は、次の総裁選出馬に関して前向きに考えているとの発言がある。しかし、何と言っても注目は、石破茂氏であろう。水月会(石破派)を二年前に立ち上げ、入閣要請を拒み虎視眈々と次期総裁の座を狙う姿は、3期目を目指す安倍首相には不気味に映るであろう。

今回の仕事人内閣、安倍氏は「結果本位の」と付け加えている。実際にしっかりと結果を出してもらえば、内閣支持率もしっかりと向上するであろうし、安倍氏の政治手腕には見るべきものがあると常々感じている僕自身も、「結果を出す内閣」になることを期待している。