2021年ノーベル物理学賞〜複雑さの中の秩序〈前編〉【第44号】

ノーベル物理学賞が「地球科学」かつ「計算科学」に贈られるのは初めてのことでした
金谷一朗(いち) 2021.10.08
誰でも

【140字まとめ】2021年ノーベル物理学賞は真鍋淑郎(米),クラウス・ハッセルマン(独),ジョルジョ・パリージ(伊)の3人に贈られました.真鍋はコンピュータを使った地球温暖化の予測を50年前に行い,その後も研究をリードしました.地球物理学が受賞するのも,計算科学が受賞するのも初めてのことです.

いちです,おはようございます.

今週は各ノーベル賞の発表がありましたね.僕はmRNAワクチン開発を主導したカリコー・カタリンが生理学・医学賞か化学賞を受賞すると思っていましたが,予想は外れました.きっと近いうちに受賞されると,今でも思っています.

ノーベル賞は物理学賞,化学賞をスウェーデン王立科学アカデミーが,生理学・医学賞をスウェーデンのカロリンスカ研究所が,文学賞をスウェーデン・アカデミーが,平和賞をノルウェー・ノーベル委員会が選考します.経済学賞はスウェーデン国立銀行が選考しますが,ノーベル賞設立者アルフレッド・ノーベルの遺言にないため,ノーベル財団によると厳密にはノーベル賞ではありません.

ノーベル物理学賞は今週火曜日(2021年10月5日)の日本時間18:45からの発表で,僕は19:00から自分自身のYouTubeライブの配信があったにもかかわらず,直前までスウェーデン王立アカデミーからのネット中継を見ていました.事務局長が受賞者の名前と受賞理由を読み上げるのですが,最初にスウェーデン語で,次に英語で,その次にドイツ語,イタリア語,フランス語,ロシア語(のように聞こえた)で読み上げられていました.

録画がこちらで見られるようですね.

ノーベル物理学賞の受賞者は真鍋淑郎(アメリカ),クラウス・ハッセルマン(ドイツ),ジョルジョ・パリージ(イタリア)の3人でした.受賞理由をスウェーデン王立アカデミーは次のように説明しています.

The Nobel Prize in Physics 2021 was awarded "for groundbreaking contributions to our understanding of complex systems" with one half jointly to Syukuro Manabe and Klaus Hasselmann "for the physical modelling of Earth's climate, quantifying variability and reliably predicting global warming" and the other half to Giorgio Parisi "for the discovery of the interplay of disorder and fluctuations in physical systems from atomic to planetary scales."

(翻訳)2021年のノーベル物理学賞は「複雑系の理解への画期的な貢献」に対して授与されます.半分は真鍋淑郎氏とクラウス・ハッセルマン氏が「地球の気候を物理的にモデル化し,変動を定量化して地球温暖化を確実に予測」したこと,もう半分はジョルジョ・パリージ氏が「原子から惑星スケールまでの物理システムにおける無秩序と揺らぎの相互作用を発見したこと」に対して贈られます.

様々な意味で2021年のノーベル物理学賞は歴史的なものになっています.とりわけ,従来ノーベル物理学賞を受賞してきた「宇宙」「素粒子」「物性」の研究ではなく「地球」を対象にした学問が受賞したことです.地球を対象にした学問は「地球科学(地学)」と言って,ノーベル賞に選ばれないことで有名な分野だったのですが,ついに選ばれたわけですね.

僕はもうひとつ,2021年のノーベル物理学賞が歴史的だった理由があると思います.自然科学の研究手法には「理論科学」「実験科学」「計算科学」「データ科学」の四通りがあるとされています.これは大雑把な分類で,当然オーバーラップする部分もありますし,実験科学以外は自然科学ではないと主張する人もいますが,一旦忘れてください.

理論科学と実験科学は伝統的な研究手法で,計算科学は20世紀から発達したコンピュータ・シミュレーションによる科学,データ科学は21世紀に日の目を見始めた超大規模データの統計処理を使った科学です.歴史的に理論科学,実験科学,計算科学,データ科学の順に発展したので,それぞれ「第1の科学」「第2の科学」「第3の科学」「第4の科学」と呼ぶこともあります.(「第1」と「第2」を逆に数える流儀もあります.)

探偵に例えて言うと,論理科学者は小説「黒後家蜘蛛の会」の給仕ヘンリーのような「安楽椅子探偵」,実験科学者は「行動的な探偵」シャーロック・ホームズになるでしょう.計算科学者の類型を探偵に求めるのは難しいのですが,自身がコンピュータである刑事R・ダニール・オリヴォー(「鋼鉄都市」)が当てはまらなくはないかもしれません.データ科学者をモデルにしたような探偵はすぐに思いつかないのですが,現実の犯罪捜査ではすでに使われています.

さて,ノーベル物理学賞はこの「第1の科学」つまり理論科学に偏りがちで「第2の科学」つまり実験科学には出にくいとされてきました.まして「第3の科学」である計算科学に対しては皆無だったのです.2021年のノーベル物理学賞の半分は,計算機を駆使して地球の気候をシミュレートし,地球温暖化を予測したことに対して与えられました.

これ,すごくないですか?

真鍋淑郎は1958年からアメリカで研究をしており,1975年に米国籍を取得しています.米国籍を選んだことについて,同氏はインタビュアーに次のように理由を答えています.(文字起こしはいちによる.)

In Japan, people always worried about not to disturb each other, you know, they have very harmonious relationship. When they, Japanese, say “yes”, it does not necessarily mean “yes”, it could be “no”; because they don’t want hurt other people’s feeling. In the US, I can do things I like. I don’t worry too much about what other people feel. I found living in US is wonderful. And probably (this would be true to other) research scientists like me. I can do whatever I please in my research. My boss was a generalist enough to let me do anything I want. So that is one reason I don’t want to go back to Japan, because, I’m not capable of living harmoniously.

(翻訳) 日本では,人々はお互いに邪魔をしないように気を配り,とても調和のとれた関係を築いています.彼ら,日本人が「イエス」と言うとき,それは必ずしも「イエス」を意味するものではなく「ノー」の場合もあります.それは,他人の気持ちを傷つけたくないからです.アメリカでは,自分の好きなことができます.他の人がどう感じるかをあまり気にしなくていいんです.アメリカでの生活は素晴らしいと思います.そして,おそらく(これは他の人にも当てはまると思いますが)私のような研究者は,自分の研究のために好きなことができる.私の上司はジェネラリストで,私がやりたいことを何でもさせてくれました.だからこそ,私は日本に戻りたくないのです.なぜなら,私は調和のとれた生活をする能力が無いからです.

おそらくはこのような心理的自由も半分はあったと思うのですが,1960年代にまだまだ高価だったコンピュータを自由に使える環境を求めたのが,最初の渡米の理由なのでしょう.

今思えば到底「ミニ」では無いのですが,研究室に設置可能な世界初の「ミニコンピュータ」PDP-1の登場が1960年,世界初の「スーパーコンピュータ」CDC 6600の登場が1964年で,真鍋が勤めていたアメリカ国立気象局(NWS)一般循環研究部(現地球物理流体力学研究所)の上位機関であるアメリカ海洋大気庁(NOAA)もCDC 6600を複数購入しています.

なおこの回答に会場から笑いが起こっていましたが,内容よりも最後の言い回し—I’m not capable of living harmoniously—が可笑しかったのではないでしょうか.翻訳すると「ワレ調和的ニ暮ラス事能ハズ」のような印象を受けます.

真鍋淑郎は1997年に日本に帰国し,政府の「地球フロンティア研究システム」の「地球温暖化予測研究プログラム」初代領域長に招聘されています.日本のスーパーコンピュータ「地球シミュレータ(初代)」の立ち上げにも尽力されました.しかしこのときは,本当に日本の「縦割り行政」に嫌気が差されたようで,2001年にアメリカへ戻っています.

もっとも,アメリカ議会の公文書アーカイブを調べると,NOAAのコンピュータは予算の無駄遣いじゃないかという調査が残されていたりして「何処(いずこ)も同じか…」という感想にはなりました.(詳しくは「別冊」でお届けします.)

さて,真鍋淑郎の研究業績,そして気候変動とコンピュータシミュレーションについて,いま大急ぎで追いかけているところですので,次回にお送りしたいと思います.2021年のノーベル物理学賞は「複雑さの中の秩序」の発見に対して3名の科学者に贈られたものと理解できますが,これは本ニュースレターの重要なテーマで,繰り返しお伝えしている内容です.稿を改めさせていただければと思います.

ところで,今週NOAAからもう一つニュースが届きました.海洋ドローン “Saildrone” を使って,ハリケーンの中心部を海上から撮影した映像が届いたのです.

本来ならこちらのほうがリアルな映像なのですが,まるで映画のようですね.

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Q&A

匿名質問サイト「マシュマロ」および実名質問サイト「Quora」で質問を受け付けています.普段はツイッターでお返事を書いていますが「ニュースレター読んでます」と入れていただければ,こちらのニュースレターでより長めの回答を書かせていただきます.

今週はこちらの質問から.

お金がなくても節約すべきではないものはありますか?
Quora

食費です.

例えば食費を浮かせようと毎食カップラーメンばかり食べていると,結局胃を悪くして医療費が掛かることになる上に,毎日が不健康になり結局損ではないでしょうか.

このレターの最後に匿名質問サイトへのリンクを貼っています.質問お待ちしております.

今週は暑くなったり涼しくなったりと,体調管理の難しいお天気が続きましたね.皆様はいかがお過ごしでしたでしょうか.僕はノーベル物理学賞発表の翌日,丸一日寝込んでいました.受賞を逃したことがショックだったんでしょうか.ノーベル賞はいいんですが,イグノーベル賞は欲しいなあ.

ノーベル物理学賞発表の日は「世界遺産の旅」というレギュラーでお送りしているYouTube番組で「スウェーデン」を特集させて頂きました.日瑞(スウェーデン)基金のご縁で,スウェーデン王立科学アカデミーも訪問させて頂きました.僕は新しい場所を訪問するときはいつも裏口から入るのですが,訪問した日はどういうわけか裏口が閉まっていまして,仕方なく正面に回りました.その日はなぜか道路まで赤絨毯が敷かれていて,何もしていないのに賞を頂いた気分で入っていきました.

もうひとつ話題提供を.

とある企業案件のプロジェクトで,電子機器メイカー「ねこびっと」さんのシステムがまとまった量必要になったんですよ.半導体不足の中,かなり無理を言って増産してもらって,買い上げさせて頂きました.

が…本番環境で使う分量は確保出来たのですが,手元で実験する分が足りませんでした.そこで,本当に仕方なく「ねこびっと」さんをリバースエンジニアリングさせて頂き,手に入る半導体だけでどうにか組み立てられる「下位互換」バージョンを作成させて頂きました.

本家「ねこびっと」(奥)とリバースエンジニアリング品の基板(手前)
本家「ねこびっと」(奥)とリバースエンジニアリング品の基板(手前)

他国の優れた工業製品をせっせとコピーした戦前の日本のようですが,やはり作ってみて初めて分かることもたくさんありますね.(特にねこびっとさんの大電流の処理と熱処理に感動しました.)

ピラミッドも作ってみないとわからないことが沢山あるんだろうなあと,思いました.頑張ってイグノーベル考古学賞を目指してみようかな.

ねこびっとさんは theLetter でニュースレターを書かれているので,ものづくりにご興味のある方はぜひご登録ください.

今週も最後までお読みいただきありがとうございます.メールでお読み頂いた皆様は,よろしければボタンを押して行ってくださいませ.(ボタンは匿名化されています.集計したデータはこのニュースレターの内容改善以外には用いません.)

ここに配置されたボタンは、ニュースレター上でのみ押すことができます。

では,また来週,お目にかかりましょう.

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