私の研究

     我々の身の回りには様々な現象があります。例えば、物は下に落ちていきます。例えば、空はどこの国でも青いです。例えば、標高が高い場所にいくと水は100度を待たずに沸騰します。これら自体を知っている人は多いと思います。しかし、これらはなぜそうなったんでしょうか？そう考え出すと実は我々の身の回りは不思議で溢れているのかもしれません。これらの不思議な現象に対して、理由を問うのが「物理」という学問になります。私は、この物理を武器に、宇宙の進化や起源を問う「宇宙論」という分野で研究を行っています。例えば、現在の宇宙は加速度的に膨張していることが観測されています。加速度は力が働かないと現れませんから、宇宙に斥け合う力が働いていることになります。宇宙には星や銀河のような構造がたくさんありますから、重力で引かれ合うはずです。なのに、加速膨張している。これは、宇宙論の未解決問題の１つとなっています。これに対して、重力理論 (アインシュタインの一般相対性理論) を拡張し、解決を試みるのが私の研究の１つです。最近では、ブラックホール連星の合体に伴う時空の揺らぎ「重力波」が観測できるようになったことから、ブラックホールの研究も行っています。

中学理科と高専物理

     中学校の理科(エネルギー分野)では、我々の身の回りにどのような現象があるのかをまず見られるようになることを目標に現象を見ています。

例えば、回路がどうやってできているのか？、物体がどう動くのか、太陽がどう動いているのか、宇宙にはどんなものがあるかなど様々です。学術的には、現象自体の認識と定性的な部分を簡単に扱っています。

     高専(高校、大学低学年)では、エネルギー分野で習った事柄を、式(数学)を使って掘り下げていきます。例えば、物体が重力によって落下する運動なら何秒後に速度がいくつになるのか落下位置がどこになるのかこれらを式で求めていきます。これには、①式をどのように表すか、②それを数学としてどう計算していくか、の２つの要素が必要になるため大変になっていきます。その代わりにその物体が落下することで何が起こるのか予言できるようになります。この部分は物作りをする際、設計をするのに非常に重要な見方になります。ということで高専では、物理が一般科目として導入されています。私は、このような視点で高専生に物理を教えています。

理論物理と研究

     理論に基づいた予言を行なったり、実際に実験や観測を行うことが、学問的には、その現象の背景にある理論体系の片鱗が垣間見るきっかけになってきます。大学の物理までいくと、実際に現象の背景にある物理を扱い始めます。理論物理と呼ばれる分野です。先ほどの落下運動を例にすると、地球の作る重力場(いわゆる万有引力)によって物は地球の中心に引きつけられることで、落下運動を起こしていることに目が向けられるようになります。この重力は、直接押したり引っ張ったりすることで生じる接触力ではなく、遠隔的に作用する場によって生じる力であることがわかります。では、この場とは一体どんなものがあるのか？どんな性質があるのか？とどんどん進んでいきます。最終的に辿り着く先がなんであるかと問い始めます。こうして研究に行きつきます。とてもワクワクしますよね。

      研究というととても難しそうに聞こえるかもしれませんが、一般人の生活で求めていることと本質的には変わりません。学問を劇的に発展させるような研究は常人ではできませんが、研究はできます。研究は料理に似ています。少し味付けを変えたり、材料の配分を変えたりするだけで料理は美味しくできます。研究も同じで、あるものを少し変え、変える前と比較をします。そうすることで、変えたあるものの重要性や普遍性が見えてくるわけです。これを繰り返していくことで学問は進展してきたと私は考えています。この文章を読んでいるあなたは面白いと思えたでしょうか？思えたのなら、あなたもぜひ理論物理に触れてみてください。きっと楽しいと思います。