風竜胆の書評コミックスから専門書まで、あらゆる本を読みます。元エネルギー企業の専任部長。現在「シミルボン」と「本が好き!」でも活動中。右欄のメッセージ機能にてご連絡ください。水害の関係でハザードマップに関する関心度が上がっているからだろうか、今月号の特集は、「〇〇マップを読む・活かす」である。記事はやはり災害に関連したものが多い。マップをうまく使えば、災害情報を分析したり、危険を予測して情報を可視的に伝えられるのである。その他にも絵図から過去の景観がどうだったかを考えたりネパールの社会構造を地図で表したりと、〇〇マップの色々な使い方はどれも興味深い。情報は可視化すると分かりやすさが段違いになる。ここで示されたもの以外にも色々な使い方が期待できそうだ。示唆に富んだ特集ではないだろうか。ところで、私は常々地学と地理の一本化を主張しているのだが、今月号ではいくつか気になる記事を見かけた。「学校教育でみかける地球惑星科学用語の不可思議」という記事である。地球惑星科学に関する用語は、理科としての地学や社会としての地理で使われているが、それらの間で不統一が存在しているというのだ。これは地学と地理という事なる分野間の不統一だけではなく、教科書会社間の不統一、学術用語と教育用語間の不統一もあるというから呆れる。早急に地学と地理の関係者が用語を統一するための活動を立ち上げるべきではないかと思うのだが。一つ気になったのは、高校で「地理総合」なる科目が必修化されるという記事だ。私達の時代は、高校1年で全員が地理を学ばされたので、それほど驚くようなことでもないが、これだけ科学リテラシーの欠如が目立つ我が国のこと。その前に物理の必修化の方が先にくるべきだろうと思うのだが。※初出は、「本が好き!」です。宇宙物理学に関して多くの著書がある佐藤勝彦さんによる「相対性理論」の一般向け入門書。佐藤さんは、宇宙が出来た後、急激に膨張したという「インフレーション理論」を提唱したことで知られている。アインシュタインが1905年に発表したものだが、慣性系同士の間で成り立つ理論だ。慣性系というのは、もし物体になにも外力が加わらなければ、停止しているものはそのまま停止しており、動いているものは、等速直線運動をするという、いわゆる「慣性の法則」が成り立つような座標系である。この特殊相対性理論からも、多くの驚くようなことが導かれる。「同時」ということの相対性、質量とエネルギーの等価性や動いている時計は遅れる、動いている物体は縮んで見えるといったようなことだ。上述の通り、これは特殊な場合にのみ成り立つ理論である。特殊な理論があれば、これをもっと一般化したいというのが物理学者の「業(ごう)」のようなものだろう。アインシュタインもその例外ではなかった。高校生程度の物理の知識があれば、なんとか理解できるようなものだ。事実私も大学2回生のときに、一般教養の一環として履修している。ところが、これが一般相対性理論になると段違いに難しくなってくる。門外漢にはあまりなじみのないリーマン幾何学という数学を使わなければならないからだ。リーマン幾何学とは、端的に言えば、真っすぐな空間で成り立つユークリッド幾何学とは異なり、曲がった空間を扱う幾何学である。結論として出てくるアインシュタイン方程式自体は美しいが、これを実際に解くのは至難の業だろう。世の中には天才と言われる人がいるもので、この方程式を解いて、そこからブラックホールだの、膨張宇宙だのといった驚くような結論を導き出してしまう。本書は、これら相対性理論に関する基本的な話から初めて、この理論から導かれるさまざまの現象について初心者向けに分かりやすく解説している。図が多いこともあるのだろうか、佐藤さんが書いている他の入門書よりはずっと初心者向けのような気がする。今話題の重力波の話や、タイムトラベルの可能性といった興味深い話も盛り込まれており、多少なりとも物理学に興味がある人、SF好きな人には、面白く読めるだろう。本書は、「本が好き!」さまを通じてのいただきものです。ありがとうございました。※初出は、「本が好き!」です。テレビで放映されて、人気を博していた「ガリレオ」シリーズ。本書は、そのドラマの原作のひとつに当たる。読みやすくて、面白いのは面白いのだが、ただ褒めるだけでは、私らしさがないので、色々と突っ込んでみたい。この本も、全巻にあたる「探偵ガリレオ」と同じく、短編集で、収録されている作品は、以下の5編である。女が殺される予知夢を見た子供:「予知(し)る」このシリーズの持ち味は、湯川が、一見オカルトに見える事件に潜む、科学的なトリックを見事解き明かすというものだろう。最初の2つは、どう考えても、普通のミステリーの謎解きである。理系ミステリーとは言えない。ところで、これは、前作から思っていたのだが、湯川の専攻はなんだろう。物理学といっても分野がとてつもなく広いし、アプローチの仕方でも、理論物理学系と実験物理学系がある。理屈っぽいところは、理論物理学系のようだが、それなら、実験なんてほとんどしないだろう。草薙が訪問したときには、よく、綱引きや、ガラスに電気を通すといったような、天才物理学者にふさわしいとも思えない実験をしている。「湯川、あんたは『でんじろう先生』か?」そもそも、使われているトリックは、物理学というより、工学の分野が多いと思う。湯川が物理学者であるという必然性が良く分からない。とも物理学者でなければ解けない事件というのを期待したいのだが。「騒霊(さわ)ぐ」で、神崎弥生が、草薙刑事に、どうしてあの家が気になるのかと聞かれて、堂々と、「勘です」って、答えている。「神崎弥生、あんたは『浅見光彦』か?」(ごめんなさい。ここは内田康夫ファンの方しか分からないかもしれません。)そういえば、結構長い間、このシリーズの新作を読んでないような。本記事は、「時空の流離人」に掲載したものを大幅に加筆修正したものです。ブルーバックス本書は、タイトルの通り「超対称性理論」に関する入門書だ。超対称性とは、「フェルミオンとボゾンの入れ換えに対する対称性」のことである。ここで、フェルミオンとは、フェルミ粒子とも呼ばれ、同じ量子状態に1つの粒子しか入れないもの。ボゾンとはボーズ粒子とも言われ、同じ状態の中にいくらでも粒子が存在可能なものだ。例を示せば、陽子や電子、中性子などはフェルミオンであり、光子などはボゾンである。「フェルミオンとボゾンの入れ換えに対する対称性」とは、端的に言えば、フェルミオンにはボゾンに、ボゾンにはフェルミオンに、それぞれパートナーとなる粒子があるということだ。詳しく言えば、標準理論に現れる17種類の素粒子のうち、クォークとレプトンはフェルミオン、ゲージ粒子とヒッグス粒子はボゾンだか、それぞれこれらに対応するような、スピン以外は同じ性質を持ったパートナーに当たるボゾン、フェルミオンがあるというのである。このような超対称性パートナー粒子はまだ、見つかっておらず、もし存在しているとしても、超対称性は必ず破れていると言う。それではこのような超対称性というものを導入するメリットは何だろう。本書によれば、一つ目のメリットとして挙げられているのは、ヒッグス粒子の質量の階層性問題の解消である。ヒッグス粒子の質量には、高次の項を計算しようとすると無限大になるという問題があるのだが、超対称性が存在すれば階層性問題は消えてしまうということだ。二つ目のメリットは、「暗黒物質」の有力候補である「ニュートラリーノ」が出てくるということ。三つめのメリットは、標準理論の3つの力、すわなち電磁力、強い力、弱い力を統一できるというのである。この超対称性は超弦理論にも不可欠なものだという。本書は、この「超対称性」について、素粒子に現れる各種の対称性から初めて、超対称性とは何かを説明し、どのように超対称性粒子を探す試みが行われているのかまでを解説している。元々の概念が難しいこともあり、ある程度の知識を前提にしないと、読みこなすのは少し困難が伴うのではないかと思う。量子力学的なスピンを説明するために、U(n)やSU(n)(Uはユニタリ群、SUは特殊ユニタリ群)といった群論を使った説明が出てくるが、この辺りに詳しい人でないとなかなか理解が難しいだろう。nがなぜそのような次数になるのかについての説明がないまま議論が進んでいるので、読んでいるとどんどん迷宮に迷いこんでいくような気分になる。「くりこみ」の説明を、言葉だけで行っている部分があるが、言葉だけだとイメージが掴みにくい。ここは、架空の数式でも使って説明した方が分かりやすいのではないかと思う。「ゲージ原理」、「ゲージ対称性」、「ゲージ変換」といった、似たような言葉が出てくるのだが、私のような門外漢には、どうゆう関係があるのかがよく分からない。この他にも、もっと詳しく解説して欲しいと思うところが目についた。この方面に進みたい人は、他の専門書をひも解いてでも、理解を深めていく必要があるのだろう。ここに書かれているくらいのことは、その方面の人には常識なのだろうと思う。このような入門書は、高校生程度の知識があれば、サイエンスの最先端に触れられるというのが魅力のはずである。あまりに易しく書き過ぎると、こんどは厳密性が犠牲になりかねず、読む価値が薄れてくるだろうから、その匙加減はなかなか難しい。折衷案としては、本文は厳密性をそれほど犠牲にしない範囲で出来るだけ易しくして、群論やゲージ理論といったような専門的なところは、付録などに詳しくといったように、読む人のニーズによってどこまで読むかを選択してもらうという方法もあるのではないかと思う。※初出は、「シミルボン」記事です。ブルーバックス本書は、物理学の究極理論と期待されている調弦理論について解説したものである。超弦理論とは、すべての素粒子が1種類の弦から現れると考えるものだ。素粒子の標準模型では、素粒子は17種類に分類されるが、超弦理論は、それらがひとつの弦の振動状態の違いに過ぎないとする。このように考えると、いったいどのようなメリットがあるのか。弦は広がりを持つので、素粒子を点とみなすことにより生ずる様々な「無限大」の問題を回避できるということだ。電子を点と考えると、そのエネルギーが無限大になってしまう。ミクロの世界では、こういった様々な無限大の問題が現れ、理論を破たんさせるのである。これを回避するために使われるのがくりこみという手法だが、これはよりミクロな構造へと問題を先送りにしているに過ぎず、重力まで含めて適用ができないということだ。超弦理論は重力を含む理論のため、一般相対性理論と量子力学を融合する究極の統一理論としても期待されているのである。ところで超弦理論の他に「超」のつかない「弦理論」というのを聞いたことはないだろうか。弦理論と超弦理論の違いは何だろう。これは、弦理論ではボゾンしか扱えないが、超弦理論ではフェルミオンも扱える、つまり素粒子の標準模型にある17種類のすべてが扱えるということだ。ここでフェルミオンとは、パウリの排他律により、同じ量子状態に一つの粒子しか存在できないようなもので、ボゾンとは同じ量子状態にいくらでも粒子が存在できるようなものである。同じ数同士をかけあわせると0になる数をグラスマン数という。グラスマン数を座標として使う空間が超空間だ。超弦理論とは、この超空間の中での弦理論なのである。弦が普通の座標の方向に振動するとボゾンとなり、グラスマン数の座標の方向に振動するとフェルミオンになるというわけだ。そこからフェルミオンとボゾンとのあいだが入れ換え可能であるという超対称性が予言されるというのである。いっても、私たちが通常思っている世界観とは大きくかけ離れているので、なかなか「分かった!」という気持ちにはなれないかもしれない。私も含めた一般の読者の頭を混乱させる極め付けはこれだろう。弦理論は25次元、超弦理論では9次元+グラスマン数の超空間でのみ成り立つ理論なのだが、これを導くために驚くような数式が登場するのだ。オイラーの発見した公式だというが、正の整数を順番にずっと足していくと、負の数に収束するというのだ。これは数学的には無限大になる。調べてみると、これはどうも一種の「くりこみ」らしい。この他、超弦理論には次元に関する話が出てくる。アノマリー相殺条件を満たす32次元の回転対称性。ここでなぜいきなり32次元というものがでてくるのか、先ほどの25次元や9次元とどう関係するのか、専門家でなければよく分からないだろう。このほか、3次元空間の素粒子現象を説明するために、9次元の空間をカラビーヤウ空間により、3次元にコンパクト化するということ。ことも次元に関する話題として出てくる。ここで10次元というのは、超対称性が許される最大の次元らしい。10次元空間で超重力理論の方程式を解くと、2次元の膜が解として出てくる。膜の持つ2つの次元のうち1つが1次元の円に巻き付いているとすると、10次元は9次元にコンパクト化され、膜は弦になるというのだ。このあたりになると、もう一般人の想像力を凌駕している。読んでいると、終わりに近づくほど、だんだんと迷路に迷い込んでしまうかの観があった。難解な概念を言葉と若干の図で理解させるのは難しい。数式を使って厳密に説明したとして、この分野を専門とする者でない限りちんぷんかんぷんだろう。私自身もかなり消化不良の観は否めない。それでもじっくり読んでいけば、細かい概念は理解できなくても、「超弦理論」とはだいたいこんなものだというざっくりした感覚はつかめると思う。概念自体が難解なのだ。100%理解できる人なんてそんなにいるものではないと割り切って、肩肘張らずに気楽に読んでみるのが一番だろう。なんといっても現代の最先端の物理理論である。専門家でなくとも、常識としてある程度は知っておく必要があるのではないだろうか。気になるのは、難しい概念を少しでも読者に分かりやすくしようとの心遣いだろうが、力の統一原理を、外国為替市場のアナロジーで説明している箇所があるところだ。これは、かえって分かりにくくなっているのではないかと思う。本書では、超弦理論の話題に入る前に、まず量子力学や素粒子論の基礎を説明しているが、手っ取り早く超弦理論を知りたいような人は、著者が述べているように、最初の部分は飛ばして読んで、後で必要ならその部分を読み返すのが良いだろう。※本記事は、「シミルボン」に投稿したものです。人気のない科目、苦手意識を持たれている科目といえば「物理」は間違いなくワースト3には入るだろう(もしかするとワースト1かも・・・)。確かに、宇宙論や素粒子論に関する最先端の分野などは、必ずしも万人に縁があるとは言い難いのだが、私たちの身近なところにも「物理」を応用したものが沢山ある。「物理」は、一般に思われているより、はるかに私たちに身近なものなのだ。電磁調理器やUSBメモリの原理、エアコンの仕組みなどは、物理学を知っておくとよく理解できる。北半球の台風と南半球のサイクロンで渦の方向が違う理由なんかも物理学で説明できるのだ。あの深遠な一般相対性理論さえ、カーナビへ応用されているのである。本書は、日常生活のなかで体験する様々な現象や、私たちが普通に使っているハイテク機器などに隠れている「物理のメカニズム」を紹介する目的で書かれたものだという。身の回りの道具や現象から、物理の基本的な法則が説明されており、本書を熟読すれば、これまで敬遠していた人でも、もっと物理を身近に感じられるようになるだろう。そのうえ、宇宙物理学や量子力学、相対論に関する話題などの高度な分野にも触れられているので、内容を理解すれば、文系コミュニティでは、ちょっとした物理学通として自慢できるようになるかもしれない(笑)。レベルとしては高校物理から大学初年程度だろうか。数式などはほとんど使われていないので、あくまで出てくる物理概念のレベルの話だ。本当に物理学を理解しようとすれば、数式の取り扱いに慣れないと話にならないが、物理学に縁がなかった人が、身の回りに見られる現象の物理的な原理を、ざっくりと理解したいならぜひ一読しておくべきだ。自分は文系脳だと思っている人にこそ勧めたい。Comments「最新トラックバック」は提供を終了しました。Vol.2」に「こころを彩る徒然草」のレビュー掲載2019.04.28.【本が好き!×カドブン】コラボレビュー!第4回『皇室、小説、ふらふら鉄道のこと。ブログテンプレート.net。