ブラックホールはどこへ消えた？──学園祭で見た「実験派vs理論派」の壁と、私がサイエンスコミュニケーターを目指す理由

「ブラックホールやマルチバースの話が聞けるかもしれない」

そう思って名古屋市の国立大学の学園祭に足を運んだ。

ところが会場を埋めていたのは、宇宙線観測や素粒子実験の展示ばかりだった。

理論物理はどこにあるのか――。

宇宙を学び始めると、やがて理論と実験・観測という二つの世界に出会う。

理論派は、計算や状況からそうなっている可能性が高いという立場。証明されていないものについて、あることに間違いないが、現代の技術では確認できないだけだと主張します。

実験、観測派は、観測や実験で証明されてこそ初めて正しいと主張します。証明されていないものはないに等しいとの立場。

両者の議論が続き、理論が証明されるのに100年かかったこともありました。

互いに相いれない部分があり、距離を感じます。

私たちが、宇宙を学ぼうとする場合、どうしたらいいのでしょうか。その答えを探しにいきましょう。

宇宙物理学には「実験派」と「理論派」がいる！？

私が聴講生として通った国立大学の６月の学園祭で,理学部の研究発表があった。のぞいてみると、「実験派の独壇場」が広がっていた。

「超精密測定で素粒子の謎に迫る！」「宇宙線でピラミッドの内部を可視化！」

宇宙から降り注ぐ「宇宙線」でピラミッド内部を透視する最先端技術や素粒子・原子核の性質を超精密に測定する実験を写真パネルやイラストで紹介していた。

実験機材の模型や部品の一部も並べられ、研究室の院生らが、開発にかかった時間や苦労、精度を上げるための努力などを訪れた市民や高校生に説明していた。

会場で、私が「理論との違いは何か」と問うと、院生たちは「実験・観測で確かめられたものがすべて。理論は仮説にすぎない」と口をそろえた。

人気をさらった「ダークマター裁判」

学園祭で、最も注目を集めたのが理学部・法学部による架空の裁判のイベント「ダークマター(暗黒物質)裁判」だった。

原告代理人と被告代理人に扮した専門家や学生が、宇宙の謎・ダークマターの有無をめぐって論戦を繰り広げた。

裁判の鉄則は「証拠」。ここでも観測データが主役で、裁判が進められた。

催しが終わった後、私は担当の理学部教授に「理論物理学をどう思っているのか」を尋ねた。

この教授は観測や実験重視の立場。

教授は理論について「実験や観測で確認されて初めて証明される。理論の段階では、ないものと考えている」と断言した。数学や理論から導き出せることについても仮説にすぎず「あくまで数式上のこと」と否定した。

会場には、理論物理のコーナーはどこにもない。「ブラックホールとかマルチバースの理論」を知りたかった私には、物足りなかった。

この大学では実験・観測派が主流を占めているようだ。

理論派の反論「数式は宇宙を描く言語だ」

日本の著名な理論物理学者の中には、実験・観測中心に異を唱える人もいます。

カリフォルニア大バークレー校教授の理論物理学者・野村泰紀さんは著書で「数学は自然を記述するための言語」と主張し、マルチバースや多次元宇宙を数式で導き出しています。

歴史を振り返れば、理論が先に出て、後に観測で追いついた例は山ほどある。100年後に観測されたアインシュタインの重力波もそうでした。

理論は夢や幻ではなく、未来を切り拓く“予告編”なのです。

マルチバースは夢物語？それとも未来の定説？

異なる宇宙が存在するというマルチバースや多次元世界は、観測による証明はほぼ不可能とされています。

しかし、この理論を使えば、重力や一般相対性理論と量子力学をつなぐことができる。弦理論では、私たちが見ている三次元空間以外の余剰次元を仮定することで、さまざまな問題を説明しようとしている。数学的にも矛盾はないという。

日本の有名な理論物理学者の一人、京都大の橋本幸士教授は、重力がある次元と重力を抜いた次元が等価であるとする最新研究のホログラフィー原理について、正しいのではないかと解説した。

１年前に日本物理学会の会員で、ブラックホールなどの観測に詳しい教授から「ホログラフィー原理は数式で矛盾しないが、私はありえないと考えている」と言われたことがあった。それだけに橋本教授には、どうしても聞きたかった。

今年５月の橋本教授の講演会で、私が原理が正しいと思われる理由を聞くと、一部の実験結果と計算が一致したことや加速器でのデータがホログラフィー原理と矛盾しないことを挙げた。

ただ、まだ仮説の段階で、さらなる検証が必要であることを強調。膨張加速する宇宙において、この原理が当てはまるか、将来、実験や観測で検証できる日が来るのではないかと予測した。

京都大学のホログラフィー原理の研究会で、出会った院生や研究者たちも実験重視派と理論重視派の壁について認め、分かりあうことは「難しい」とまゆをひそめた。

そして私は“理論推し”

私自身は、数式から見えない宇宙を想像する楽しさ 、観測できなくても世界を解き明かしていく面白さから、理論物理の方がワクワクします。

「証拠なき理論は幻か、それとも未来の真実か」

私が出会った実験・観測重視の研究者たちの中には、「証明されなければ理論は存在しない」と考える人もいた。

科学の進歩や謎の解明のためには、理論と実験・観測による検証は、どちらも欠かせないはずです。両輪として、力を合わせていくことが人類の未来につながる。

学園祭で探していた理論物理は、展示会場にはなかった。

だが、その後に出会った研究者たちの議論の中に確かに存在していた。

宇宙の真理に近づくのは理論か、それとも実験・観測か。

私はこれからも、その両方をサイエンスコミュニケーターとして追い続けたい。

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シュレディンガー

報道記者

主要マスコミに勤務。記者、デスクとして東京、大阪、地方での取材経験あり。最近はサイエンスコミュニケーター目指して宇宙物理や量子力学を学んでいる。