『量子物理学の発見 ヒッグス粒子の先までの物語』量子物理学に今、革命が起ころうとしている 訳者解説 by 青木 薫

青木 薫2016年09月23日 印刷向け表示
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2012年に世界を震撼させた「ヒッグス粒子」の発見。本書は、その発見にいたるまでの人類の歴史と、その先に広がる量子物理学のフロンティアをノーベル賞量子物理学者が綴った一冊である。宇宙の始まりを解き明かせるくらいの極小な世界を探索していく中で、今、実験物理学には大きなパラダイムシフトが起きているという。本書に余すところなく描かれたそのダイナミズムを、翻訳者の青木薫さんに解説いただきました。(HONZ編集部)

量子物理学の発見 ヒッグス粒子の先までの物語
作者:レオン・レーダーマン 翻訳:青木 薫
出版社:文藝春秋
発売日:2016-09-23
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実験家が一般読者のために本を書くこと自体、まずめったにない。一般向けの物理学の本は、ほとんどすべてと言っていいほど、理論家によって書かれているのである。

そうなってしまう理由は明らかだ、と、本書、『量子物理学の発見』の著者であるレオン・レーダーマンは、かつてこう書いている。

「なんたって連中(理論家)には、時間がたっぷりあるんだから」。

本を書けるのは、ヒマだからさ、というわけだ。「いや、わたしは忙しい!」と憤慨する理論家もいるだろうが、そのセリフがレーダーマンの口から出たものとわかれば、きっと苦笑いして「降参」の手を上げるだろう(ちなみに、本書のもうひとりの著者であり、レーダーマンの親しい同僚で、何冊かの共著をものしている物理学者クリストファー・ヒルは、ご想像の通り、理論家である)。

そして本書の魅力は、難解きわまりないことで悪名高い量子物理学が、ぐっと身近に感じられることだろう。量子物理学という分野は、一般にはきっとこんなふうに思われているのではないだろうか。

「それって、猫が死んでいるとか生きているとか、宇宙が無数に分裂するとかしないとか、まるで禅問答のような話が延々と続く分野でしょう?」。

しかし、そう思っている人にこそ、ぜひとも本書を手にとっていただきたいと思うのだ。個性的な粒子たちを、目の前で見ているかのような、あるいはその手で捕まえようとしているかのような、実験家ならではの語りを、きっと楽しんでもらえるはずだ。

本書の魅力をよりいっそう深く味わっていただくために、ここではまず、著者たちにゆかりのフェルミ研究所とはどういう研究所なのか、そしてレオン・レーダーマンとは何者なのかを、少し紹介させていただこう。

フェルミ国立加速器研究所は、1967年に、もっぱら素粒子物理学の基礎研究を目的として、イリノイ州シカゴ近郊に設立されたアメリカの国立研究所である。初代所長はロバート・ウィルソン(同姓同名の多い名前だが、このウィルソンのミドルネームはラスバンRathbunという)。

ウィルソンは第二次世界大戦中、原爆開発のマンハッタン計画に、最年少のチームリーダー(加速器部門)として参加した。しかし1945年5月にナチスドイツが降伏してみると、ナチスは核兵器を製造するどころか、ほそぼそと原子炉研究をやっていただけであったことが判明する。

それを知ったウィルソンは、この恐るべき兵器の開発はここでやめるべきではないかと考え、同僚の物理学者たちに呼びかけてミーティングを開く。そのときの緊迫した状況は、専門家に読まれるだけの歴史資料を飛び出して、ジョン・アダムズとピーター・セラーズによる現代オペラ、『ドクター・アトミック』にも活写されている。

しかしウィルソンの努力もむなしく、原爆が広島と長崎に落とされてしまったことは、日本人なら誰しも知る通りである。

戦後ウィルソンは、核の軍事利用のための研究はいっさい拒否し、軍拡競争の中止、および核兵器使用の禁止を訴えて、米国科学者連盟(FAS)の設立に尽力した。また、もっぱら基礎研究を行う加速器研究所、今日のフェルミ研究所の設立を国に働きかけた。研究所の設立を審議する上下両院合同原子力委員会の席で、「その研究は国防のために役に立つのか」と尋ねられたウィルソンが、「直接その役には立ちませんが、この国を守るに値する国にするためには役に立ちます」と答えたことは有名である。

その結果として研究所の設立が認められ、ウィルソンはフェルミ研究所の初代所長となった。乏しい資金をやりくりして加速器を作るためには、研究所の建物は粗末なもので我慢するしかあるまい、との意見もあったという。しかしウィルソンは、優れた研究者が集い、ともに研究したくなるような、魅力的な建物がぜひとも必要だと考えて、美しく印象的な中央管理棟を低予算で完成させた。それが、本書にも何度か登場するフェルミ研究所の中央管理棟、「ウィルソン・ホール」である。建築家にして彫刻家でもあったウィルソンは、「調和」を象徴するというそのデザインを、北フランスにある未完の大聖堂、ボーヴェ大聖堂のイメージに重ねた、と語っている。

ウィルソンはその後、陽子と反陽子を高エネルギーに加速して正面衝突させる画期的な加速器、「テバトロン」の建造計画に着手した。しかし連邦政府の助成額があまりに少ないことに抗議して、1978年、ウィルソンはフェルミ研究所の所長を辞任する。

そのウィルソンを引き継いでフェルミ研究所の第二代所長になったのが、レオン・レーダーマンである。レーダーマンはたぐい稀なリーダーシップを発揮して、危機に瀕していたテバトロンを完成に導き、この加速器はそれからおよそ30年の長きにわたり、「高エネルギーフロンティアの王」として君臨することになった。レーダーマンもまた、ノーベル賞何個分にもなると言われるほどの仕事をした(実際にもらったのは1個)。20世紀アメリカにおける理論物理学者のアイコンがリチャード・ファインマンだとすれば、実験物理学者のアイコンは、まちがいなくレオン・レーダーマンだろう。

レーダーマンは傑出した実験家であるのみならず、ウィルソンの志を継いで、研究所と周辺の環境との融和や地域住民との交流にも努めた。また、本文中にもそれとなく触れられているように、飛行機に飛び乗ってワシントンDCに乗り込んでは、基礎科学研究への助成を精力的に訴えてきた。さらに、次世代への科学教育のためのプロジェクトにも多大なエネルギーを注ぎ、この方面ではレーダーマンその人に捧げられた本もあるほどだ。(『Science Literacy for the Twenty-First Century』[邦訳『科学力のためにできること科学教育の危機を救ったレオン・レーダーマン』渡辺政隆監訳、野中香方子訳、近代科学社])。

テバトロンを完成させるためには、テクノロジーの壁をいくつも乗り越える必要があった。とくに重要だったのが、本書にも折に触れて登場する超伝導磁石である。フェルミ研究所は、このタイプの強大な磁石を作るためにユニークな設計思想を打ち立て、その後世界中で作られたほとんどの加速器はそれを継承している。さらに、そうして開発されたテクノロジーは、加速器のみならず、さまざまな分野での応用を生み出すことになった。レーダーマンは、純粋な基礎科学研究のために開発されたテクノロジーや概念が、医療や情報通信をはじめとする多くの分野で、現実の社会に大きく貢献できるということを、最先端の現場でまのあたりにしてきたのである。

とかく世間では、科学のビッグプロジェクトというと、「どうして理系オタクの知的好奇心なんかに、われわれの税金を使わなきゃいけないのか」という反応が起こりがちだ。しかし、それは間違いだ、とレーダーマンは本書の中で訴える。そう思い込んでいる社会の未来は暗い。科学には正真正銘、社会を活気づけ、豊かにする力があるのだ、と。

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