カテゴリー: 哲学

今週の書物/
『アインシュタイン回顧録』
アルベルト・アインシュタイン著、渡辺正訳、ちくま学芸文庫、2022年刊

先週に続いて『アインシュタイン回顧録』（アルベルト・アインシュタイン著、渡辺正訳、ちくま学芸文庫、2022年刊）を読もう。著者が60歳代後半に「自伝のようなもの」と題して綴った文章だ。軟らかな話題が満載かと思いきや、思い切り硬い話だった。（＊1）

先週も書いたことだが、著者の関心事は「何を、どう考えるか」にあり、半生記も「脳内の出来事」に重きを置いている。実際、本書には物理の話が次々に出てくるが、それは著者の思考を跡づけるかたちで語られる。これが、ふつうの科学本と違うところだ。

で、先週の当欄が焦点を当てたのは、著者が若いころに培ったニュートン力学批判の視点だった。物理学史を振り返ると、19世紀には電磁気学が進展して、電場や磁場という「場」の概念が生まれた。これは、質量と力と運動法則だけで世界を記述しようとするニュートン流の質点の力学とは相いれなかった。著者は、この矛盾に真正面から向きあった。学界には二元論的な考え方も出てきたが、それでは満足できなかったのだ――。

今週は先へ進もう。注目するのは、著者が実在論者だったことだ。たとえば、1905年に発表したブラウン運動の考察。この年は「アインシュタイン奇跡の年」と呼ばれ、著者が画期的な論文を次々に出した。一番有名なのが、特殊相対性理論。そして、電子が光によって弾きだされる光電効果の理論。これは量子論の発展に寄与した。それらの陰に隠れがちだが、ブラウン運動の研究も科学史に残る。それが原子や分子の実在を決定づけたからだ。

ブラウン運動とは、花粉が水面で見せる不規則な動きを言う。植物学者のロバート・ブラウンが見つけていた。著者の論文は、それを理論づけたものだ。水面に浮かぶ微粒子の運動を熱力学の分子運動論を使って考えると、「粒子の動きを定量的に表す統計的な法則」が見つかった。その計算結果は、観察結果に「みごとに一致」する。これが、原子や分子が実在するか否かという、当時物理学界を揺るがしていた論争に決着をつけたのである。

実在するとみる「原子論」の旗手は、熱力学、統計力学のルートヴィッヒ・ボルツマン。対する「懐疑派」は、物理学者であり哲学者でもあるエルンスト・マッハらだった。ボルツマンが自死したのは1906年。著者のブラウン運動の論文とほとんど入れ違いだった。

著者は、この件ではボルツマンの側に立った。その主張はこうだ。「懐疑派」は「観測事実だけを科学知識の源泉とみる」（本書では斜体部分に傍点、以下も）という「実証主義的な姿勢」に固執して世界像を見誤った――。「脳が自在につむぎ出す概念」も「現実と突き合わせつつ使われていく」ならば「観測事実の説明に大きく役立つことがある」。言葉をかえれば、脳は観測事実の向こう側に潜む実在物を見逃さないということか。

著者は、人間の観測行為の有無にかかわらず、物理世界は現実に在るという実在論にこだわっていた。そのことは量子論に対する懐疑につながった。批判の的は1920年代半ばに確立した量子力学だ。電子が原子核の周りでどんな運動状態にあるか、ということなどを記述する。ヴェルナー・ハイゼンベルクの行列力学とエルヴィン・シュレーディンガーの波動力学の2流派があるが、本書は後者に出てくる波動関数ψの弱点を突いている。

ψに対して、著者には疑問があった。アイザック・ニュートンの力学では「空間内の『質点と時間』が現実」、ジェームズ・クラーク・マクスウェルの電磁気学では「空間内の『場と時間』が現実」である。では、量子力学のψもなんらかの「現実」を表しているのか？

著者自身も、これが即答しにくい難題であることは認めている。ψは、観測者が電子の位置や運動量を測ったとき、ある値をとる状態が「これこれの確率で見つかる」ということを言っている。この確率を「現実の量」として実測するには、測定を幾度となく繰り返さなければならない。では、1回きりの測定で得た位置や運動量の値はいったい何なのか。それは、決定論に従って事前に予測できるものなのかどうか。わからないことが多い。

著者はここで、架空の人物二人の対話を提示する。A氏は、「系」をかたちづくる粒子の位置や運動量は測定前に「決まっているはずだ」という立場。そうならば、ψは「系の実体」について「だいたいのことしか表していない」ことになる。これに対して、B氏は決定論を否定して、こう言う。位置や運動量は測定時に限り「ψが決める特有な確率」に従って「ある値が顔を出す」。だから、ψは「系の実体を余すところなく表現してる」と譲らない。

著者は、ψは不完全だとしてA氏を支持する。一方、B氏の側に立つのが、当欄もとりあげた量子力学の多世界解釈だ。それはψの完全性を主張している（＊2）。多世界解釈の登場は1957年。本書の原著執筆よりも後のことなので、著者はもちろん言及していない。

著者がψの不完全性を論じる箇所でもちだすのが、局所実在論だ。ここで述べられていることは、著者のグループが1935年に発表した「EPRの逆説」と重なりあう（EPRは、著者と論文共著者の姓の頭文字。ただし、本書はEPRの論文には触れていない）。

一つの系が部分系1と部分系2から成るとしよう。量子力学によれば、全体系にも部分系にもそれぞれψがある。部分系1を測定すると、その結果が全体系のψを通じて部分系2のψに影響する。部分系同士が離れていても、部分系1を測ったとたん「テレパシーが働いたかのごとく」部分系2が変化するわけだ。著者は、これを断固否定する。物理学には局所性があり、物事は複数の場所にまたがって一気には決まらない、とみる。

この局所実在論はその後、否定された。それは、1970年代以降の実験研究による。去年、ノーベル物理学賞を贈られたアラン・アスペ（フランス）、ジョン・F・クラウザー（米国）、アントン・ツァイリンガー（オーストリア）の3氏は、その実験に挑んだ人々だ。「量子もつれ」と呼ばれる関係にある一対の光子をつくり、2光子が離れていても両方の状態が一挙に決まる様子を確かめた。著者はその実験結果を知ることなく、1955年に逝去した。

もし、著者が近年の量子研究熱を目の当たりにしたなら、どんな顔をするだろうか。そんな意地悪な空想もないわけではない。ただ、著者は理想をとことん追い求めながらも、理想通りにいかない現実をまともに受けとめた。私はそこに誠実さを感じる。

著者の物理学者としての理想は、一元論であり、実在論であり、決定論だったのだろう。ひとことでいえば、スッキリ明快な物理学をめざしていた。ただ研究は、そんな思惑を裏切ることもある。ときには自分自身の研究が悩みのタネを生みだすこともあった。

たとえば、こういうことだ。当欄が前回話題にしたように、著者にとってはニュートン流の「質点」の力学よりもマクスウェル流の「場」の物理が魅力的に見えた。学界には、この共存を受け入れる考え方が生まれたが、アインシュタインは一元論を理想としたので「場」の物理に一本化できないか、と考えた。ところが、奇跡の年1905年に発表した研究結果には、この願望に背くものが一つならず含まれていたように私は思う。

前述のブラウン運動を見てみよう。著者の研究が分子や原子の存在を支持したことは、実在論には適ったが、それは「質点」の力学の再評価にもつながったのではないか。

光電効果も、ややこしい。著者は、物質に光を当てると電子が飛びだす現象を考察して、光には粒子の一面があることを突きとめた。どちらかといえば「質点」のイメージになじむ理論だ。光の粒（光子）には質量がないから「質点」とは言えないが、粒子は離散的なので「場」のイメージとはそりが合わない。さらにこの理論によって、光は波であり、粒子でもあるということになった。この二面性もなんとか一元論の枠組みに収めたい――。

こう読んでくると、アインシュタインは自分で厄介ごとを抱え込む物理学者だったようにも思える。だが、そもそも科学とは一筋縄で答えが出るものではない。本人は理想と現実が角突きあわせる「脳内の出来事」に、かえって心地よさを感じていたのかもしれない。

＊1 当欄2023年1月20日付「アインシュタイン、思考の自伝」
＊2 当欄2021年11月12日付「世界は一つでないと今なら言える」
☆外国人の人名は、著者の表記に従いました。
（執筆撮影・尾関章）
＝2023年1月27日公開、通算663回
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■本文の時制や人物の年齢、肩書などは公開時点のものとします。
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今週の書物/
『アインシュタイン回顧録』
アルベルト・アインシュタイン著、渡辺正訳、ちくま学芸文庫、2022年刊

理系本を語るのは難しい。とりわけ、それが数学のように抽象世界を相手にする分野なら、なおさらだ。物理学も、今や具象世界を抽象世界に投影して考える営みとなっているから同様だ。それなのに私は、ついついその難所に引き寄せられてしまう。

一つには、私が科学畑の元新聞記者であり、今も科学ジャーナリストを名乗っているからだろう。現役時代は、業務として研究者から難しい話を根掘り葉掘り聞きだし、それを記事にしていた。その習性が今、老後の読書に乗り移ってしまった感じだ。

言うまでもないことだが、私は取材時に難しい話を100%理解していたわけではない。そうかと言って、まったくわからなかったということもない。いや、正直に言おう。話を聞きはじめた時点で理解度が0％だったことはある。それでもめげずに愚問の数々を投げかけていくと、おぼろげながら話の輪郭がつかめるようになってくる。これでようやく、記事の見通しが立つのだ。足裏の痒みを靴底から掻くような作業ではある。

では、輪郭をつかむとは何なのか。理解度が0%と100%の間にある状態なのは確かだ。だがそれは、50％だ、60％だ、というように数字で表せるものではない。あえて言えば、わかったような気持ちになる心のありようを指しているのではないか。

わかったような気持ち――これは、私たち人間にとって欠かせない。この世界がどんなものかわからずに生きるのは危険だ。だが、ヒトという生きものが、なにもかもわかることはありえない。ならばとりあえず、的外れにならない範囲でわかったような気持ちになることが必要ではないか。科学ジャーナリズムの存在意義の一つは、そんな心理状態を人々に提供することにある。科学本が一般向けに書かれ、読まれるのも同じ理由からだろう。

ただ、科学記事を書くのと、科学本を読書ブログで話題にするのとでは勝手が違う。記事の取材では科学者に根掘り葉掘り質問をぶつけられるが、読書ブログを書くのにその工程はない。情報源は本そのもの。本をあれこれ撫でまわし、食らいつけるところを齧りとっていくしかない。今回は、20世紀でもっとも著名な科学者の手になる書物を齧れる限り齧ってみよう。さて、それで、わかったような気持ちになれるかどうか――。

『アインシュタイン回顧録』（アルベルト・アインシュタイン著、渡辺正訳、ちくま学芸文庫、2022年刊）。著者アインシュタイン（1879～1955）は、ドイツ生まれで米国へ渡った理論物理学者。時空の物理学である特殊相対性理論や一般相対性理論を築いたことで知られる。量子論への寄与も大きい。「訳者あとがき」によれば、本書原文は“Albert Einstein: Philosopher-Scientist”という書物（1949年刊）の巻頭に収められている。

本書では、その「訳者あとがき」の分量が本文の約半分もある。しかも、訳者は化学系の工学博士。理論物理学者ではない。だから、著者の業績に対して適度な距離感を保っている。その立ち位置は、私たち読者と同じ地平にいるように思えて心地よい。

本書原文の題名は“Autobiographisches”（「自伝のようなもの」）。ところが、まったく自伝らしくない。ページをめくると物理学の話が次々に出てくる。数式が顔を出すこともある。著者自身は、この文章を「自分の葬儀に使う弔辞」みたいなものと言う。自分にとって大事なのは「何を、どう考えるか」（本書では斜体部分に傍点、以下も）であって「日々の雑事」に関心はないとして、「脳内の出来事」を中心に書く姿勢を鮮明にしている。

一例として、著者は幼少期の体験を書きとめている。父親から方位磁石を見せてもらったときの「驚き」だ。方位磁石は、本体をどちらの向きに動かしても針は一定方向を指し示す。それは「脳内にできていた概念世界とは、まったく合わない」ことだった。このように私たちの脳は、既存の概念世界と衝突する現象に出あったとき「大きく揺さぶられる」。そんな体験を繰り返すことが「思考力を鍛える」と、著者は主張している。

本書の価値を高めているのは、そんな著者の「脳内の出来事」がそのまま科学史になっていることだ。私も今回の読書では、そこに目を向けることにした。まずは、19世紀の物理学にニュートン力学ばなれの兆しがあったことを本書からたどってみよう。

ニュートン力学は、「質点系の力学」だ。アイザック・ニュートンが17世紀に打ちたて、19世紀には「物理全体の基礎」となっていた。そこには、「質量」と「力」とニュートンの「運動法則」の三つさえあれば万事を語れる、という世界観がある。これは、著者が物理専攻の学生だった19世紀末、物理学の「ドグマ」（教義）になっていた。ただ同じころ、その「信仰」を揺るがせるような動きが出てきたという。新しい研究分野の台頭である。

一つは、波動光学だ。これを「力学の土俵」で理解するのは難しかった。光は、力学の視点からは「エーテルという弾性体の振動」とみなされる。もしそうならば、空間にはエーテルが充満しているはずだ。ただ光は横波であり縦波ではないから、エーテルは縦波を起こさない「非圧縮性の固体」に近いに違いない。ところが、実際には「どんな物体も空間内をスイスイ動いていく」ではないか。これではとても固体とは思えない――。

もう一つは、電磁気学である。マイケル・ファラデーやジェームズ・クラーク・マクスウェルが築きあげた。この研究によって、「重さのあるどんなものとも関係のない電磁現象、つまり電磁場の生む波」が真空中を伝わることもわかったのである。

光も電磁波も――光も電磁波の1帯域であることはわかってくるのだが――質点系の力学でとらえることはできない。それは、質量と力と運動法則で成り立つニュートン力学の三角形とは別のところに存在するわけだ。ここに新しい物理学の出番があった。

著者は、ニュートン力学に「内的完全性」があるか、「内的に単純（自然）」かどうか、という観点でも議論を展開している。ここでは、ニュートンが物体とは無関係な存在として想定した「絶対空間」の難点を論じ、その運動法則は「力の起源」を明らかにしていない、力と位置エネルギーの数式には「勝手な仮定」が紛れ込んでいる、などの見解も示している。著者の「脳内」では、ニュートン力学のあちこちに綻びが見えていたことになる。

波動光学や電磁気学では、「場」が主役となる。ニュートン力学の「遠隔力」が、「場」に取って代わられるのだ。本書は、ヘンドリック・ローレンツが1870年代に提示した電磁世界のイメージを要約している。私がさらに要約すると、以下のようになる。

・電磁場は真空でも存在可能
・粒子は電荷が在る場所
・粒子間の真空には、粒子の電荷の位置と速度に対応して場が発生する
・粒子の電荷は場を生み、場は粒子の電荷に影響を与える
・このとき粒子はニュートンの運動法則に従って動く

著者はローレンツの仕事を評価しつつ、自身が若いころに抱いた違和感も率直に打ち明けている。「ニュートンが重視した質点と、どこまでも広がる場……その両方を基本概念に使っている」。物理学者らしく、その「二元論」的構造に引っかかったのだ。著者は、ここで一つの着想を得る。「場」のエネルギー密度が著しく大きな領域を「粒子」とみればよいのではないか。それがうまくいけば、質点の運動方程式も「場」の方程式から導ける。

考えてみれば、著者の一般相対論は、重力を「遠隔力」とは見ず、重力の「場」で一元的に描きだした。それだけではない。「力の起源」も時空の曲がりによって説明している。

前述のように、著者は既存の概念世界と相いれない物事に出あうことに価値を見いだしている。青年時代に遭遇した「場」の物理学は、まさにそれだったのだろう。これを糸口に、当時の「ドグマ」ニュートン力学を批判的にとらえて相対論にたどりついたのだ。

著者アインシュタインの「脳内の出来事」は、これにとどまらない。相いれない難物との遭遇はほかにもあったのだ、次回も本書で、その脳内模様をたどってみよう。
☆引用箇所にあるルビは原則、省きました。
（執筆撮影・尾関章）
＝2023年1月20日公開、通算662回
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『物理学者のすごい思考法』
橋本幸士著、インターナショナル新書（集英社インターナショナル社）、2021年刊

科学を取材してきて、もっとも縁が深かった分野は物理学だ。新聞記者の持ち場は人繰りをどうするかという部内事情で決まることが多いが、それだけではない。記者本人の希望も幾分かは反映される。私が物理学を好んだのは間違いない。それはなぜか。

理由は、いろいろ考えられる。たぶん、学生時代に物理系の学科に所属していたことも影響している。ただ私には、物理になじんでいるから物理を取材するという直線的な動機はなかった。むしろ、その逆だ。物理につまずいたから物理について書きたかったのである。

屈折した心理だ。だが、それなりの理屈はある。私が世界に存在することの根底には物理学がある、という見方は学生時代から変わらない。ただ、その物理学を究めることはだれにでもできることではなさそうだ。だからと言って私たちが物理学に無関心でいたら、宝の持ち腐れではないか。物理知の恩恵に浴する権利は万人にあるはずだ。それに道筋をつけるのが科学記者の仕事だろう――ザクッと言えば、そんな理屈だった。

そう思って物理学の報道に携わってきたわけだが、そのうちに気づいたことがある。「トップクォークが見つかった」「ヒッグス粒子が確認された」「重力波が検知された」……確かに、これらは超一級の発見である。素粒子物理の標準理論が考える通りに粒子の顔ぶれが出揃ったこと、一般相対性理論の予見通りに時空が波打つこと。こうした科学ニュースは、専門外の私たちも知っておいたほうがよい。だが、物理知の恩恵はそんな発見だけなのか。

私が思うに、物理知は物理学の成果だけではない。物理学者の思考様式そのものが知的価値を帯びている。このなかには、社会で共有したいものがある。共有によって、世間の風景は変わるだろう。私たちが科学的になる、とはそういうことではないのか。

当欄はコロナ禍が始まってすぐ、『コロナの時代の僕ら』（パオロ・ジョルダーノ著、飯田亮介訳、早川書房、2020年刊）という本をとりあげた（＊）。著者は、素粒子物理の研究経験がある理系作家。この本では「仮に僕たちが七五億個のビリヤードの球だったとしよう」と、地上の人間を撞球台の球に見立てて感染禍を考察していた。そこで見えてきたのは、人と人が接触しないことが感染拡大を抑える決め手になるという数理だった。

人を球と見なすことには、個人の個性を無視するという点で抵抗もあるだろう。だが、感染という集団現象を考えるときは、とりあえず個人の事情を無視したほうが事の本質に迫れる。この思考法はいかにも物理学者らしい、と私は思った。実際、新型コロナウイルス感染症に対してはワクチン接種が広まるまで人と人の接触削減がほとんど唯一の対抗策だった。私たちは、自分自身にもビリヤードの球のような一面があることを思い知ったのだ。

で、今週は『物理学者のすごい思考法』（橋本幸士著、インターナショナル新書〈集英社インターナショナル社〉、2021年刊）。著者は1973年生まれ。理論物理学者で素粒子論などを研究している。「大阪育ち」で京都大学出身。バリバリの関西人である。本書はエッセイ47編を収める。これらは、『小説すばる』誌の連載「異次元の視点」（2016～2021年）と筆名D-braneでのブログ「Dブレーンとのたわむれ」（2014年）をもとにしている。

バリバリ関西人の本らしく、本書は関西風の風味にあふれている。たとえば、「ギョーザ」「焼肉屋」「たこ焼き」の話題が次々に出てくること。「ギョーザの定理」という1編は、妻子ともどもギョーザを手づくりする話。著者は、具の量に比べて皮の枚数が足りそうもないとき、3個分の具を2枚の皮で包むUFO型の変種を何個交ぜればよいかを考える。その結果、皮がn枚ほど不足ならUFO型を約n個つくればよい、という定理に至るのだ。

ひとこと言い添えると、この場面で著者は「つるかめ算や！」と喜んでいる。確かに、普通のギョーザとUFO型ギョーザをどういう配分でつくるかは算数の問題集に出てきそうだ。本書には、物理学者が使う数学は算数であると論じた1編もある（「数学は数学ではなかった」）。私の印象でも、物理学者の数学は数学者の数学と違って抽象的ではない。この例でいえば、ギョーザという現実世界を映す数理と言えるだろう。算数に近い。

本書には夫婦漫才の楽しさもある。「ギョーザの定理」「たこ焼き半径の上限と、カブトムシについて」の2編は最後の1行に絶妙のオチがあるのだが、それは著者の妻が発するひとことだ。その機知が、著者の思考が数学に近づくのを算数につなぎとめている。

これは余談だが、関西弁も本書の魅力だ。「緑の散歩道と科学」という1編には、著者夫婦が散歩しながら交わす会話がある。「花がムッチャ綺麗なんは、葉っぱが綺麗ちゃうからやんなぁ」「はぁ？ なにゆうてんの？　葉っぱも綺麗やんか」――このやりとりは私のような関東人には難しい。「綺麗ちゃう」は「綺麗と違う」→「綺麗でない」という否定表現なのだが、「綺麗じゃない？」と肯定的に聞きとって意味を取り違えてしまう。

本書で物理流の思考をもっとも鮮明に描きだしていると私が思うのは、「近似病」と題する1編だ。冒頭に、物理学者にとって「近似」は「至福の喜び」とある。では、「近似」とは何か。著者によれば、それはジョークのタネにもされる物理学者らしい物言いに凝縮される。「あそこに牛が見えますね。さあ、牛を球だと考えてみましょう」――牛という存在から、角や耳や尻尾や脚を取り去ってしまおうというのだ。こうして牛は球に近似される。

この思考法については『物理学者はマルがお好き』（ローレンス・クラウス著、青木薫訳、ハヤカワ文庫NF、2004年刊）という本がある。ここでマルは球と言い換えてよい。この本は私もかつてどこかで書評した記憶があるが、機会があれば当欄で再読したい。

『コロナの時代の僕ら』の「ビリヤードの球」も、このマルに通じている。物理流の思考は、物事を球やマルに見立てることで物理世界だけでなく人間社会にも適用できるのだ。

物理学者の近似志向には訳がある。本書によれば、それは物理学の研究に「物事の量を比べる」という工程があるからだ。なにごとであっても、どれほど大きいか、どちらが大きいか、その見当をつけることから始める。これは、物理学の理論が実験の裏づけを求めていることに関係しているらしい。実験を試みるには、調べようとする対象に見合った機材を用意しなければならない。「近似して推測する能力は物理学者に必須」なのだ。

ここで大事なのは、推測は「近似」でよいということだ。世間には、物理学者は数値に厳密な人々という通念があるようだが、それは違う。私が取材を通じて得た印象を言えば、細かな数字にはこだわらない人が多い。物事を桁で考えることに長けた人々である。

「物理学者の思考法の奥義」という1編でも、「奥義」の核心に近似が位置づけられている。学会の会場に向かうバスが満員だったときの話らしい。友人が「何人乗っとんねん」と問い、著者が「有効数字1桁で60人」と答える。物理学者がこんな会話を交わす光景を私は見慣れているから、思わず苦笑した。友人と著者の頭にあるのは「バス一台に人間を詰め込んだ場合、何人入るか。有効数字1桁で答えよ」という設問である。

著者は、バスは3m×10m×2mの直方体、人は70kgの水から成る球と定義して、その直方体にこの球が何個収められるか、を計算する。答えは、ザクっと60個。55～64個の幅を見込んだ数字だから「有効数字」は1桁だ。ここでも人間が球に近似されている。

このくだりで私の頭をよぎったのが、最近ソウルで起こった雑踏圧死の惨事だ。ハローウィン直前の週末、繁華街の路地に想像を絶する人々が押し寄せた。気になるのは、その夜の混雑について当局がどんな試算をしていたのか、ということだ。試算によって得たい数字は、その狭隘な空間に「何人入るか」ではない。「何人入れてもよいか」だ。そうなると、近似の仕方にも工夫が要る。たぶん、人を水70kgの球に見立てるのではだめだろう。

もし人を球や円柱で近似するのなら、球や底面の円の半径をどれほどにするかを吟味しなくてはならない。それは、身体の周りに余裕をもたせるほどに大きくなければならない。感染症対策や防犯の観点からも、一定の半径が必要だ。多角的な視点が求められる。

この稿の前段で、物理学者の思考様式には社会で共有したいものがある、と私は書いた。物理知を孤立させるのはもったいないということだ。物理知は物理以外の知と結びついて私たちに恩恵をもたらす。それを促すのも科学ジャーナリズムの役目だろう。

＊当欄2020年5月1日付「物理系作家リアルタイムのコロナ考」

（執筆撮影・尾関章）
＝2022年11月11日公開、通算652回
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ノーベル物理学賞（2022年）プレスリリース
スウェーデン王立科学アカデミー、2022年10月4日発表

盆と正月がいっぺんに来たとは、こういうことを言うのか。10月4日午後7時前、ノーベル物理学賞の発表をストックホルムからのインターネット中継で見ていたときのことだ。

発表前、そわそわする気持ちを静めるように私はつぶやいた。「とってほしいのはアラン・アスペ、アントン・ツァイリンガー……」。数分後、スウェーデン王立科学アカデミーの事務総長らが着席、おもむろに読みあげた発表文に彼らの名前があった。私にとって意中の人二人の受賞がいっぺんに決まったのである――。

発表によると、今年の物理学賞はアラン・アスペ（フランス）、ジョン・F・クラウザー（米国）、アントン・ツァイリンガー（オーストリア）の3氏に贈られる。授賞理由には「量子もつれの関係にある光子の実験で、ベルの不等式の破れを確かめ、量子情報科学を切りひらいた」とある。（以下、敬称略）

ここに出てくる「量子もつれ」「ベルの不等式」については後述する。「量子情報科学」は20世紀末に台頭した物理学の新分野。そこで実証された量子力学核心部の不可解さは、量子コンピューターや量子暗号など最近よく耳にする技術の土台になっている。

私は1990年代半ば、ロンドンの駐在記者だったとき、量子情報科学の潮流に気づいた。1995年の春夏、欧州各地の大学や研究所で取材して、東京帰任後の10～12月に朝日新聞科学面（夕刊）の連載「量子の時代」で報告した。紙面にすべてを書ききれなかったので、後日『量子論の宿題は解けるか――31人の研究者に聞く最前線報告』（講談社ブルーバックス、1997年刊）も上梓した。31人のうちの二人がアスペとツァイリンガーである。

ご両人の思い出は尽きない。アスペは、古い実験機材が眠る物置まで見せてくれた。ツァイリンガーは、量子力学研究の大御所に引きあわせてくれた……。ただ当欄は今回、そういう話はしない。今週は、ノーベル物理学賞のプレスリリース（スウェーデン王立科学アカデミー作成）に的を絞り、その英語版をノーベル賞の公式サイト（＊）からとりだして「書物」として読もうと思う。Pdf化されたものを印字するとA4判1枚。とても短い。

短いことには理由がある。細部に立ち入らず、要点のみを書いているからこうなるのだ。

今回の受賞研究は、いずれも光子、即ち光の粒を扱っている。実験で観測するのは、光子の偏光という性質だ。サングラスを選ぶときに話題にのぼる、あの偏光だ。このため、受賞研究の全貌を理解するには、偏光とは何か、それが偏光フィルターを通るとどうなるかを予備知識として学んでおくことが必要になる。逆を言えば、話が具体論に入ると、そこに躓きの石がたくさん待ち受けているのだ。科学を語るときには、こういうことがままある。

科学は、ひと握りの科学者だけのものではない。それがもたらす新しい世界像は私たちも均しく分かちあうべきだ。細部は捨てても、要点だけは押さえておきたい。今回の受賞研究に即して言えば、「偏光」がわからなくとも「量子もつれ」が何かは知っておきたい。

で、プレスリリースは「量子もつれ」をこう説明する。「量子もつれの関係にある粒子対は、それらが遠く離れていても、一方の粒子に起こることがもう一方の粒子に起こることを決定する」。別の箇所には、量子もつれの状態では「二つの粒子が分離していても単一のもの（a single unit）のように振る舞う」とする記述もある。こんな話を聞けば、物理学では大変なことが起こっているのだな、と思う人がふえるに違いない。

それがどれほど大変かは、プレスリリースを離れて私自身が補足説明しよう。旧来の物理学では、A地点の出来事がB地点の出来事に影響を及ぼすとき、A地点の情報がB地点に届く必要があった。このとき、伝達速度が光速を超えることはない。ところが量子力学によれば、A地点の粒子aとB地点の粒子bが量子もつれの関係にあるとき、a、bの観測結果が〈いっせいのせい〉で一気に決まる。これは、世界観がひっくり返る話ではないか。

授賞理由には、もう一つ「ベルの不等式」という専門用語があった。これは、ジョン・スチュアート・ベルという北アイルランド生まれの理論物理学者が1960年代に考えだした不等式だ。これを解説したくだりを要約すると、こうなる――。

量子もつれの粒子対にみられる「相関」（correlation）は、それらが身につけた「隠れた変数」に起因するのではないか、という懐疑が長くくすぶっていた。隠れた変数は、粒子の観測結果がどうなるかをあらかじめ指示するなにものかだ。ベルの不等式は、粒子同士の相関が隠れた変数によるものなら、実験で示される相関度には上限値があることを示した。一方、量子力学はこの上限値を超えるような強い相関の存在を予言していた。

隠れた変数説は、〈いっせいのせい〉には台本があるという見方。この立場をとれば、量子力学が言う量子もつれは幻想だということになる。正しいのは隠れた変数説か量子力学か。ベルの不等式はそれを実験で検証するお膳立てをしてくれたのである。

受賞が決まった3人が登場するのは、ここからだ。量子もつれの光子対をつくり、2光子を逆方向に飛ばして相関を調べる実験に最初に挑んだのはクラウザーだった。実験は量子力学を支持したが、隠れた変数説を完全には否定できなかった。「抜け穴」があったのだ。

その抜け穴をできる限り小さくしようと実験装置に工夫を凝らしたのが、アスペである。それは、量子もつれの光子対を光源から放った後、瞬時に測定システムの設定を切りかえて当初の設定が観測結果に影響を及ぼさないようにしたものだった。

ツァイリンガーも、ベルの不等式の破れを実験で調べているが、このプレスリリースでは主に量子テレポーテーションの開拓者として位置づけられている。これは粒子の量子状態を遠方の別の粒子にそっくり転送する試みで、量子もつれの応用例といえる。

このプレスリリースにはこんな記述がある。「言葉では言い表せない量子力学の効果（the ineffable effects of quantum mechanics）に応用の道が見えてきた。今や量子コンピューター、量子ネットワーク、量子暗号に守られた通信など広大な研究分野が存在する」

量子コンピューターや量子暗号は最近、成長戦略や経済安全保障の文脈でもてはやされている。ということは、物理学者でない私たちも無関心でいられない。変な使われ方をしないか、見張っていく必要もあるからだ。そのためには、量子力学とは何かをざっくり知っておかなくてはならない。「量子もつれ」が「言葉では言い表せない」ものでも、その本質はやはり言葉で語るべきなのだ。この点で、今回のプレスリリースは貴重な参考文献になる。
＊ノーベル賞の公式サイトはhttps://www.nobelprize.org/
（執筆撮影・尾関章）
＝2022年10月7日公開、同月9日最終更新、通算647回
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