科学・数理(サイエンス)」カテゴリーアーカイブ

僕が現在取り組んでいる研究(勉強?)の報告

「ブレークスルーを作り出せ!」僕が15年ほど前に読んだ本に書いてあった、2014年ノーベル賞物理学者・中村修二博士の言葉だ。中村博士と言えば、青色発光ダイオードの研究で量産化に成功し、裁判では中村博士に対する発明対価は600億円というとてつもない判決を勝ち取った男だ。

研究と言ってもさまざまである。大きいものから小さいもの、基礎から応用、そして物理・化学・数学のような様々な分野がある。僕は物理・数学関係の基礎理論に興味がある。実用的なものにはあまり興味はない。こう言うとヘンコツとでも言われそうだが、数学を研究している人に実用を視野に入れている人はほとんどいない。

数学的な物理ということでしばしば「数理物理」と言われるが、この数理物理学という言葉が僕は大好きなのである。数理物理学とは分野の名前というより手法の名前であり、同じ数理物理研究者同士でも全く違う研究をしている人も多い。

現在取り組んでいる武器に「リッチフロー」というものがある。時間と空間の曲率の変化を表す方程式である。リッチフローはポアンカレ予想の解決時に大きく活躍した。多くの数学者が位相幾何学で解決しようというところに、ペレルマンはリッチフローという微分幾何学の手法で解決させ数学界を驚かせた。

そしてもう一つの武器として情報理論、特に「エンタングルメントエントロピー」という概念を習得しようとしている。これは時間の概念を理論的に明らかにするために有用だと僕は考えている。

おおざっぱに言えば、僕は幾何学の人間だ。しかし現在は分野の境界もあいまいになり、多くの研究者は幅広く深い理論を駆使して研究を行っている。

最近、世界の大学ランキングなどという非常にくだらないものが出回っており、そのランキングでは東大・京大という日本の大学のランキングは非常に低い。しかし数学・物理に限ると、東大・京大共に10位以内には確実に入ると言われている。さらに最近は名古屋大学からノーベル賞学者が何人も出ているのは有名な話だ。しかしはっきり言うと、大学名とノーベル賞は関係ないものと僕は思っている。東大に行ったからと言って、本来取れない人が取れるようになるわけでもない。

さあ、僕もナンバー1を目指して頑張るとするか。

iPS細胞のもととなる細胞の作製に成功。iRS細胞とは?

京都大学再生医科学研究所のグループが、「再プログラム化中間細胞・iRS細胞」というものの作成に成功したというニュースが入ってきた。iRS細胞とはiPS細胞になる前の、iPS細胞のもととなる細胞だ。

iPS細胞は、山中ファクターと呼ばれる4つの遺伝子を細胞に注入し作成される。今回のiRS細胞は、その4つの山中ファクターを注入した後、その細胞がiPS細胞になりきる前の細胞のようだ。iPS細胞になる前の中間状態だから、中間細胞と呼ばれる。

このiRS細胞は、非常に扱いやすい性質を持つということで注目を浴びている。具体的には遺伝子操作がしやすい、そして非常に効率よくiPS細胞を作ることができるというものだ。

iPSとiRS、一文字違いで言葉は非常に判別しづらいが、iRS細胞はiPS細胞の赤ちゃんというところであろうか。

そしてこのiRS細胞の解析で非常に期待されているのが、(僕も個人的にかなり注目している)普通の細胞に山中ファクターを注入してiPS細胞ができるメカニズムの解明だ。現在、山中ファクターを注入するとiPS細胞ができる事がわかっているが、なぜその方法でiPS細胞ができるのか、その詳しい過程は現在でもわかっておらず、ブラックボックスとなっている。すなわち実験では知られているが、理論はわからないのである。

実用的には効率よくiPS細胞が作成できるようになるということで、iRS細胞によってiPS細胞による創薬、臓器作成などの治療などの臨床が早まることも期待できるのではないかと思う。

山中伸弥教授によると、iPS細胞の研究は日本の1勝9敗だという。しかし今回のiRS細胞の成功などのように、中核となる基礎研究では日本の底力を見せることができていると言えるのではないかと僕個人的には思っている。

これからのiPS細胞・iRS細胞の研究の発展、特に日本の研究グループの活躍に期待したい。

デザイナー・ベビー(遺伝子編集赤ちゃん)

とある記事で、胚(受精卵)の遺伝子を編集して、天才を生み出すことができるかという記事を見た。現在の生命科学技術では、遺伝子を編集するということは可能であるらしい。そこで遺伝子を編集して望みの赤ちゃん(デザイナー・ベビー)が作れるのか、という問いが生まれる。胚の遺伝子操作により希望の能力を持った赤ちゃんを作ろうということは倫理的には大問題であり、許され事ではないが、ここでは倫理的な問題は横に置いておこう。

そもそも遺伝子操作によって望みどおりの赤ちゃんを作るには、その望んでいる能力が高い遺伝性を持つことが要求される。天才の遺伝性は完全に否定することはできないが、完全に肯定することもできない。確かに天才から天才が生まれるとは限らない。アインシュタインの息子が天才だとは聞いたことがない。しかし数学の世界で有名な話に、ベルヌーイ一族という人たちがいる。「一族」と言われているように、それぞれ親子・兄弟である数人の家族である。ベルヌーイ一族の数学者・物理学者たちは、いずれも世界トップレベルの著名な学者である。このように天才の遺伝が濃く見られるケースもほとんど稀であるが見られることがある。

結論から言うと、デザイナー・ベビーによって天才を作ることはほとんど不可能だという。天才の原因となる遺伝子というものはない(少なくとも現在はそのようなものはないと考えられている)。そしてそのような能力は、遺伝子の複合的な相互作用、そして育った環境によって形成されるものと思われる。そのようになると現在の技術・知識では完全に不可能だ。

このデザイナー・ベビーという問題、人間の欲とは時には非常に恐ろしいものだと考えさせられる。

あけまして おめでとうございます

皆様、新年あけましておめでとうございます。気持ちのいい新年を迎えることができましたでしょうか?

年末には、サイエンスの世界では新しい元素の存在が認められ、新元素の発見者として日本の理研が認められたというニュースが入ってきました。新しい元素は113番元素、この元素の命名権は発見者の理研が保持しており、「ジャポニウム」という名前を命名されるといわれております。ジャポニウムとはすなわちジャパン(日本)の元素ということです。ジャポニウムの命名は数十年前から日本の悲願であり、やっとその念願をかなえることができそうです。

113番元素の発見者をめぐっては、日本の理研とアメリカ・ロシアのグループが争っており、新元素の生成数はアメリカ・ロシアのグループが圧倒的に多かったのですが、データの質の高さによって日本側の主張が認められたようです。

元素に国名がつけられた例では、キュリー夫人のポロニウム(ポーランド)が有名です。最近の新元素は不安定で瞬時に崩壊してしまうため、元素の存在の確認が非常に難しくなっており、元素の確かな存在を確認した研究者(グループ)に命名権を与えられることになっております。しばらくして発売される元素の周期律表を見るのが楽しみですね。

年末年始、日本人にとってこのような嬉しいニュースが飛び込んできましたが、今年も一年、嬉しいニュースやら悲しいニュースが数多く流れてくることと思われます。

皆様今年一年、良い年でありますように。

核融合実験に成功。新たなエネルギー供給源になるか

10日、ドイツのマックスプランク研究所の研究チームが、ヘリウムの核融合反応実験に成功したと発表した。とはいえまだ初期段階で、成功した核融合状態の持続時間は0.1秒だという。しかし短時間であってもできるとできないでは大違いだ。今回の実験成功は非常に大きな成果である。将来的には30分の持続時間を目指すという。30分持続できれば商用応用化への展望が開けるという。

では核融合とは何か?一言で言うと核分裂の逆反応である。原子力などの核分裂はウランが分解することによってエネルギーを得る。しかし核融合は原子が合体することによってエネルギーを得る。身近な例は、太陽である。太陽では水素の核融合反応によってヘリウムが生成されている。その時に発生するエネルギーが我々の地球に届いているのである。

核融合では放射性廃棄物が出ないなど、原子力に比べて大きなメリットがある。そして燃料である水素はいたるところにある非常に豊富な物質だ。しかし技術的には原子力をはるかにしのぐ難しさがある。核融合炉は人工の太陽だと言われている。

現在、高速増殖炉もんじゅの存在意義が非常に問われ、もんじゅは廃炉の危機を迎えている。もんじゅのプロジェクトは失敗であると言える。夢の炉と言われたもんじゅに取って代わって、これからは核融合炉に力を入れてくることだろう。どこの国が最初に核融合炉の実用化にたどり着くか、世界で激しい競争が行われることが予想される。

金星探査機「あかつき」、金星周回軌道投入成功

9日、JAXA(宇宙航空研究開発機構)の金星探査機「あかつき」が、金星の周回軌道への投入に成功した。5年の待機の末のことだ。

7日のブログで書いたように、僕は(僕自身の独断と偏見だが)今回のあかつきのミッションは失敗するのではないかと思っていた。耐用想定年数4年をすでに超えている、主エンジンは故障しているなど、あかつきにはあまりにも負の要素が強すぎた。しかし今回、僕のネガティブな思いに反して、あかつきは無事最初のミッションをクリアした。これはもう、JAXAの研究員・技術スタッフの賜物以外の何物でもない。

そしてさっそく、あかつきが撮影した金星の写真が地球に送られてきた。鮮明で大きな金星が写っている。あかつきの本当のミッションはこれから始まる。今やっとスタート地点に立ったところだ。これからあかつきは数々のミッションをこなし、多くの成果をあげることだろう。それに伴って、金星の謎の多くが科学的に解明されるかもしれない。最近はJAXAはいいこと続きだ。H2Aロケットの打ち上げ成功、そして現在進行中の「はやぶさ2」もミッションも今のところ異常なく小惑星へ向かっている。もしかしたら僕の知らない困難を多く抱えているのかもしれないが、ニュースにならないところを見ると、大きな失敗はないのではないかと思われる。

日本の宇宙開発・宇宙産業にとって、アメリカ・ロシアは大きな壁であると言われている。しかし日本のロケットの信頼性などは世界のトップだ。今、ようやく米ロのしっぽをつかみかけたところかもしれない。これからの日本の宇宙開発の成功を祈る。

金星探査機「あかつき」、金星軌道投入に再挑戦

5年前に打ち上げられ、金星の軌道投入に失敗した金星探査機「あかつき」が、5年の歳月を経て再び軌道投入に挑戦することとなった。5年前には主エンジンが故障し、金星軌道投入に失敗し、この5年の間に太陽の周りを9周した。今回の挑戦ではもちろん壊れている主エンジンは使えないので、4基の補助エンジンを20分間全開で稼働し、投入を試みる。

宇宙航空研究開発機構(JAXA)がどれくらいの成功率を見込んでいるかわからないが、僕の見聞きした個人的な感覚では、成功率はかなり低いように感じる。おそらく(JAXA)も半分はダメもとで挑戦しようとしているのではないか。

あかつきの耐用年数は4年であるらしい。しかしすでに5年の歳月が過ぎている。もし今回の投入に成功しても、すでに耐用年数を過ぎた機体を使うことになる。投入成功後、正常に金星探査のミッションが行えるかどうかも不安が残る。しかしもし軌道投入に成功し、金星探査の成果が上げられれば、窮地からの逆転勝利ともいえる。

軌道投入挑戦は、今日7日午前である。ミッション成功を祈るばかりである。


絶滅危惧種のDNA保存プロジェクト

現在、英国で絶滅危惧種のDNA保存プロジェクトが行われている。もちろんその目的は、一度絶滅した動物を、再生科学が発達した未来にもう一度よみがえらそうというものである。

地球では過去に5度の大量絶滅が起きたという。前回の大量絶滅では恐竜が絶滅した。そして現在6度目の大量絶滅が進行中である。

現在生活している我々は、現在大量絶滅が起きていると言ってもピンとこないが、大量絶滅は1日1年で起きるものではない。何十年・何百年かけて進行するものだ。何百年というと非常に長いように思えるが、地球の歴史数十億年と比べれば数百年など一瞬である。

そして過去の大量絶滅と現在の大量絶滅の決定的な違い、それは現在の大量絶滅の原因が99%人間によるものだということだ。人間の活動による乱獲・温暖化・大気汚染など、原因は複合的だが、全て人間由来のものだ。

もちろん現在絶滅に瀕している動物の生態を回復できればそれに越したことはないが、絶滅危機の多数の種を救うことは今の人間にはできない。苦肉の策としてDNA保存のプロジェクトが行われている。この領域まで人間が手出ししていいものかと考え込む人も多いだろうが、生命倫理は時代によって進歩(変遷)していく。数十年後にはDNA保存は当たり前のことだととらえられているかもしれない。さらに人間のDNA保存による人命再生なども行われている可能性も十分に考えられる。

生命科学にとって、科学技術と生命倫理は両輪である。科学の暴走を倫理が抑制する、そのように科学は発達してきた。ともあれ、個人的には今回のDNA保存プロジェクトに関してはかなり賛成である。100%とは言いきれないが。

2位じゃダメなんですか?

おなじみになった、民主党政権時の事業仕分けでの蓮舫議員の言葉。この発言のおかげで、科学は1位ではないといけないこと、そしてオリジナリティの重要性が広く国民に知れ渡った。そういう意味では蓮舫議員の発言は非常に重要であったと言える。

それにしてもこの発言のきっかけとなったスーパーコンピューター「京」、このコンピューターの維持費に年間130億円かかっているという。予算というものは無尽蔵にあるわけではない。ある研究に予算をつぎ込むと、他の研究予算が削られるわけだ。科学は1番でないといけないが、ただお金をつぎ込めばよい研究結果が出る訳ではない。そういう意味では予算の効率的な使い方を考えなければいけない。

もしかしたら、京コンピューターは極限まで効率を考えて、それでも130億円が必要なのかもしれない。しかし現在の京の利用用途は学術研究が主で、民間にはあまり活用されていないという。積極的に民間に貸し出し、使用料を上げることもこれからの課題であろう。

京は計算能力では今はもう1位ではない。しかしコンピューターの評価方法はいろいろな尺度がある。エネルギー効率だとか、あるいはコストで測るということもあるかもしれない。これらの多様な尺度で測った時、総合的に見て優れているということをこれからは目指すべきかもしれない。

イギリス、遺伝子操作細胞で白血病を治療

イギリスで、小児がん(白血病)の1歳の女の子に対して、遺伝子操作細胞という技術による白血病治療に成功したという。遺伝子操作という言葉には拒絶反応を起こす人も多いが、今回の治療の成功により遺伝子操作の有用性が一つ証明されたという。

今回の遺伝子操作細胞による治療は、生後14週で小児がんに侵された少女に対して行われたものであり、少女には終末治療しか選択肢がないと医者に宣告されていたところに、他の病院から治験、すなわち実験をしないかと持ちかけられたものだ。この技術には応用の余地は非常に大きいとみられており、将来の医療の大きな選択肢になるかもしれない。

この様に科学技術の発展は人々を助ける新たな手段となることが度々あるが、全ての科学技術が人々を助けるとは限らない。核兵器などは最たる例である。最近一番心配されているのはAI(人工知能)ではないだろうか。AIはもちろん人々の生活を支えるものとして開発されているが、AIが意識を持つようになるとどうなるか、想像に難くない。

科学技術というものはパンドラの箱であって、一度開けてしまうともう元には戻せない。僕には科学”技術”が、人類の破滅へと追いつめているような悪い予感を感じる。