大栗博司のブログ

理論物理学研究所開設記念シンポジウム

今週の月曜日と火曜日には、私が所長をしている、Caltechのウォルター・バーク理論物理学研究所の開設記念シンポジウムが開かれました。

初日は研究所の看板の前で、リボンカッティングの儀式があり、その後、大講堂に場所を移して、学長、教務担当副学長、ご来賓、そして、私のスピーチがありました。その日の晩には、学長の公邸で、公式の晩餐会がありました。

Caltechには理論物理学の上級ポストドクトラル・フェロー（ポスドク）制度があり、これまで１２０名以上のポスドクを支援してきました。そして、その９５パーセント以上が、世界各地の主要大学や研究所で中心的な役割をしています。今回開設された理論物理学研究所では、このポスドク制度もさらに充実させました。

２日目のシンポジウムでは、このように世界で活躍しているCaltechのポスドク卒業生の中の８名と、プリンストンの高等研究所所長のロバート・ダイグラーフさんが講演をされました。シンポジウムの様子は、ビデオで記録しましたので、後ほど公開します。

２日目の晩には、シンポジウムの参加者全員を招いて、教員会館でパーティがありました。パーティの最初に、同僚のマーク・ワイズさんが立ち上がり、教授陣を代表して理論物理学研究所設立への貢献に感謝するとおっしゃって、私にプレゼントをくださいました。右の写真にある１７世紀の古地図でした。

私は古地図を収集しているのですが、１７世紀の日本全図は持っていませんでした。これは、ヨーロッパ人として初めて北海道、千島列島、サハリンを探検したマーテン・ド・フリースの海図に基づき、オランダの著名な地図作者ヤン・ヤンソンが作成したものだそうです。

北海道の北の方がどうなっているのかはわかっていなかったようです。択捉島に"Compagnies Land"（Compagniesとは、オランダ東インド会社のこと）と書かれているところは、いかにも植民地時代の地図です。

李氏朝鮮は鎖国政策を取っていたので、外国人は立ち入ることができず、この地図では、半島ではなく、島として描かれています。また、太平洋には海獣がいたようですね。

一方、瀬戸内海の島々は詳細に描かれています。

地図のプレゼントとともに、先生方から左の寄せ書きもいただき、皆さんに祝福されて、感激しました。

さて、話は変わりますが、３月３１日に、朝日カルチャーセンターの新宿教室で、「数学の言葉で世界を見たら 」と題した講座を開きます。

日常生活に関わる確率計算やフェルミ推定の方法から、ユークリッドの幾何学やゲーデルの不確定性原理、宇宙のかたちを測る方法まで、数学に関する様々な話題の中からいくつかを選んで紹介しながら、数学を学ぶ意義について考えてみます。

お申し込みはこちら。⇒ 朝日カルチャーセンター新宿教室

　　　

宇宙に知的生命体はいるか

今年から始まった雑誌『週刊ダイヤモンド』の連載「大人のための最先端理科」は、5名の科学者が、各分野の最先端の科学の知見を紹介し、ビジネスの最前線に立つ読者に、科学の面白さと可能性を再発見してもらうことを目的としています。

今日発売になった2月14日号に掲載されている私の第2回の記事では、「宇宙に知的生命体はいるか」について考えます。最近の研究では、私たちの天の川銀河の中には、生命に適した惑星が十億程度あると見積もられています。では、その中に知的生命体を宿した惑星はあるのでしょうか。今回の記事の最初の部分を紹介します：

「冷戦のさなかの１９５０年の夏、米国ニューメキシコ州のロスアラモスには、水素爆弾の開発のために科学者たちが集まっていた。昼食の席で、著名な物理学者エンリコ・フェルミは、何の前触れもなく、「みんな、どこにいるのだろう」とつぶやいた。他の星に知的生命体がいるのなら、なぜこれまで地球にやってこなかったのだろう、という問いかけだった。」

電子版でご覧いただくこともできます。

⇒ 「大人のための最先端理科」 電子版はこちら

ちょうどタイミングよく、先々週のCaltech物理学談話会でも、太陽系外惑星の話を聞きました。

私は、ここ数年間、談話会組織委員長をしていて、先週は映画『インターステラー』のプロデューサーもなさった理論物理学名誉教授のキップ・ソーンさんに、「ハリウッドでの物理学者の冒険」と題したお話をしていただいたことは前回書きました。

先々週は、Caltechの地学・惑星科学部門の助教授をされているヘザー・クヌッソンさん（右の写真）に、太陽外惑星観測の現状についてお話しいただきました。太陽系外の大気の組成をどのように分析するかというまさしく「地球外に生命はあるか」という疑問と密接に関連した話題でした。

　　　

物理談話会 『インターステラー』

昨日は、Caltechの物理教室談話会（コロキウム）で、Caltechの名誉教授で、映画 『インターステラー』 のプロディユーサー兼科学アドバイザーだったキップ・ソーンさんが講演をされました。

「ハリウッドでの物理学者の冒険」というタイトルで、SF映画に科学的内容をできるだけ盛り込むように、どのような努力をしたかというお話しでした。

この映画は、もともとはソーンさんと、友人の映画プロデューサーのリンダ・オブストさんの発案でしたが、もともとの案では、CaltechとMITが行っている重力波検出実験 LIGO が土星の近くに大きな重力波源があることを発見するというストーリーでした。そのような重力波源はありえないと思ったら、土星の近くと遠くの星とが、ワームホールでつながっていた。そして、ブラックホールと中性子星の連星からの重力波がワームホールを伝わってきていたというのが話しの発端になるはずでした。

上の写真は、ソーンさんがこのストーリーを説明するために使ったスライドです。

しかし、監督のクリス・ノーランさんが、「話が難しくなりすぎる」とダメだしをされたので、別なストーリーになったのだそうです。

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ところで、宇宙背景マイクロ波輻射（CMB）の偏光を観測実験 BICEP2 が、昨年の3月に「原始の重力波」の痕跡を発見したと発表した偏光データは、大部分が天の川銀河内のちりの影響による偏光によるものだった可能性が高くなりました。

BICEP2 のグループが、CMB観測衛星 Planck のグループと協力して、2つのグループのデータを組み合わせて解析した結果が、今週発表になりました。

「原始の重力波」による偏光と、「天の川銀河内のチリ」による偏光は、周波数依存性が異なるので、それを調べれば、2つの偏光は区別できるはずです。BICEP2 は低い周波数で観測していたのですが、それをPlanck 衛星の高い周波数での観測と比べると、銀河系内のチリによる偏光であるという仮説とうまくあったのだそうです。しかも、偏光は宇宙のいろいろな方向から来るのですが、角度依存性についても、BICEP2の低周波数の偏光データと、Planck 衛星の高周波数の偏光データがうまくあったのが、チリ起源説の証拠になりました。

昨年の3月のBICEP2の発表では、当時の最新のデータから銀河系内のチリの効果を見積もって、その影響は少ないとしていたのですが、その後に Planck 衛星が発表したデータから、その影響が無視できないということになったのです。

原始の重力波の存在は、初期宇宙のインフレーション模型の重要な証拠になるものですが、これでその存在が否定されたわけではありません。たとえば、重力波の大きさを示すパラメータ r は、昨年3月の発表ではおよそ r = 0.2 だとされていましたが（これは、理論から予想されるよりも大きな値だったので、私たち理論物理学者もビックリしたのですが）、今回の BICEP2 と Planck 衛星の合同発表によると、r は 0.13以下ということになりました。0.13　よりは小さいはずだが、ゼロかどうかはわからないという、いわゆる「上限がついた」という段階です。

昨年の3月の発表はエキサイティングだったので、それが銀河内のチリに埋もれてしまったのは残念ですが、このようにして実験結果が検証されていくというのが科学的方法です。幸い、CMBの偏光については、これからいくつかのグループが様々な周波数で行う予定になっているで、初期宇宙の重力波の有無についても、これからより正確な結果が得られていくと期待されます。

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上の左は、昨年の11月にエドワード・ウィッテンさんが京都賞を受賞されたときに行われた談話会のときの写真です。そのときの記録が、Kavli IPMUのニュースレターで、公開になりました。過去数十年の数理物理学の発展についての、ウィッテンさんのさまざまの経験やご意見をお聞きすることができ、貴重な記録になっています。

ウィッテンさんを囲んだ座談会の記録
⇒ オリジナルの英語版
⇒　日本語翻訳版

ウィッテンさんご自身が、「これまで参加した中で、もっとも内容のあるインタビューだった」とおっしゃっているだけに、深い内容になっています。

たとえば、ご自身が検証されたゲージ理論の双対性について、

「私は、2つのレベルで懐疑的だった。まず第1には、そもそもそれが真実かどうかについて懐疑的だった。また、第2には、仮にそれが正しいとしても、それについて何か意味のあることがいえるかどうかについて懐疑的だった」

また、ゲージ理論とラングランズ対応の関係についての論文執筆については、

「人生の意味を見つけたのに、それを誰にも説明できないでいる人のように感じた」

とおっしゃっています。

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今日は、Caltechの学長主催の教授会パーティがありました。米国では日本食が評判で、上の右の写真のように、お寿司やもちアイスクリームも供されました。もちアイスクリームが液体窒素で冷やされている（下の写真）は、Caltechらしいといえるかもしれません。