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漠然とした質問の性質
AS：私の友人は、基礎物理学の現在の状態を、コペルニクス理論が出現する前の時代と比較できるかどうか尋ねています。惑星の動きを予測することを可能にしたプトレマイオスシステム[訳者注)天動説]がすでにありましたが、その背後にある現象の物理学の理解はありませんでした。今は、方程式の背後にある物理的な意味が現れるのを待っていると言えますか？

DG：もちろん、私たちは何かを待っています。おそらくホーキングは私たちが何を待っているのかを正確に教えてくれるでしょう。しかし、ご存知のように、歴史が正確に繰り返されることは決してありません。私たちは未来が何であるかわからないので、私たちの時間を過去にあったものと比較することは非常に困難です。

AS：あなたが今構築している新しい基本理論には多くの希望があります。それは万物の一種の究極の理論になるはずです。しかし、新しいコンセプトが最終的なものになると考える理由は何ですか？今、重力の性質とは何かを尋ねているのなら、なぜ疑問が生じないのでしょうか、弦の性質は何ですか？等...

DG：自然！あなたがそれらを形成するとき、質問は非常に曖昧です。「自然とは何か」という質問は曖昧すぎて、ほとんど哲学的です。たとえば、私たちの多くは、微細構造定数［訳者注）微細構造定数とは、水素原子のスペクトル線の分裂を説明するときにアーノルド・ゾンマーフェルトにより導入された］が1/137である理由を理解したいと思っていますか？これは適切な質問です。しかし、そのような明確な質問への回答を受け取ったとしても、漠然とした質問のいくつかはより正確な定式化を見つけ、より正確な回答を必要とするため、私たちはまだ満足できません。答えを求めているすべての質問に答えることができたとしても、新しい質問が生まれます。これが科学の歴史です。そして、これは無期限に続きます。しかし、おそらくいつか私たちは、非常に満足のいく答えを見つけて、やめるでしょう。私はこの問題にとらわれません。おそらく、決定的な理論、「万物の理論」があります。しかし、そうでないかもしれない。だれも知りません。

自分自身を計算する世界
SP：数学は自然を表現するための言語であり、普遍的でなければならないとおっしゃいました。物理学で使用される分析法の言語を数値法に置き換えるという最近発表された提案についてどう思いますか？結局のところ、方程式を書く能力を奪われているので、これの背後にはまったく異なる哲学があります。

AS：はい、一部のプログラマーは、私たちの世界が計算可能かどうかに常に関心を持っていますか？

DG：コンピューター...現代のコンピューターの数値計算能力は驚くべきものだと思います。そしてもちろん、それらは理論物理学者が今日働く方法に強い影響を与えました。多くの人はもはや微分方程式を解こうとはせず、単に数値的にシミュレートします。そのため、一部のコンピューター科学者は、この傾向を限界まで押し上げています。

SP：スティーブン・ウルフラム、例えば？

DG：その通りです。Wolframは実際には計算の専門家であり、物理学者ではありません。彼は私の友人であり、私たちが会ったとき、私は彼に非常に強い議論をしました。彼は落胆したと思います。

SP：あなたの間で公開討論をするのは素晴らしいことです...

DG：私たちもそう思いますし、実際に議論するつもりですが、それはまだうまくいきません。

AS：私のコンピューターの友達はよく尋ねます：量子論はある意味で世界の基本的な離散性と同等であると言えますか？連続体の古典的なアイデアは現実の世界に関連していますか？

DG：いいえ、量子力学は離散理論ではありません。多くの人が無限大を非常に複雑な概念だと考えています。19世紀以来、世界のすべてのものが離散的で、有限で、計算可能であるべきであることを示す試みがなされてきました。ただし、無限大は非常に強力な概念です。そして、私は本当にそれをあきらめたくありません。

実際、計算手法は現在、幼児期に開発されています。20〜30年前のデバイスの機能と比べると、今できることは驚くべきことのように思えますが、将来の機能と比べると何もありません。コンピュータはまだそれほど賢くはありません。

そして、ウォルフラムについて話す文脈で特に興味深いもう1つのことは、完全に古典的なままである思考の性質です。私たちが計算アルゴリズムについて話すときに使用または考えるすべてのコンピューターは古典的です。しかし、過去10年間で、量子力学を使用することにより、計算、さらには実際のコンピューターの構築にも信じられないほどの可能性があることに気づきました。この方向にはすでに目覚ましい進歩があります。私の研究所は現在、量子コンピューターとコンピューティングのための量子力学システムの使用に関するプログラムを実装しています。また、場合によっては、従来のコンピューターよりも指数関数的に優れたパワーを得ることができることがすでに証明されています。

したがって、ある意味で、世界が独自の状態を計算していることは完全に真実です。これだけが量子力学の制御下で起こります。これは量子コンピューターであり、古典的なコンピューターではありません。そして、あなたのコンピュータの友達のほとんどは、量子力学について何も知りません。したがって、彼らはこれらすべてを50年前の観点から議論しており、強力なコンピューターは複雑な問題を解決できると言っています。そろばんの前に座って、現代のプログラミングの利点について話すようなものです。非常に原始的です。

弦理論には真の競合はありません
SP：弦理論と競合する理論について何が言えますか？

DG：実際、弦理論には本当の競合はいない。これが、非常に多くの人々が弦理論に取り組んでいる理由です。強い競争相手がいたら、他のことに取り組んでいる人もいるでしょう。重力のループ理論には何かがありますが、量子重力の理解など、限られた問題の枠組みの中でさえ、あまり成功していないように思えます。そらは古典的な重力を再現することさえできません。

SP：単一の理論の開発にそれほど多くの労力を費やすのはリスクが高すぎませんか？

DG：弦理論は、実際には特定の理論というよりもパラダイムだと思います。さらに、弦理論と場の量子論の間には非常に密接な関係があります。実際、この2つを区別することはさらに困難です。場の量子論は、強い相互作用、弱い相互作用、つまりすべての自然の力を説明するために使用されるツールです。したがって、弦理論には、このような幅広い問題に対処するための強力な競争相手はありません。そして、ある意味で、弦理論は代替手段ではないので破壊することはできませんが、逆に、ご存知のように、一般に受け入れられている物理学の理論的基礎として機能する場の量子論と密接に関連しています。

来たるべき物理学の革命について話すとき、私は弦理論を完全理論とは考えていません。私たちはまだそれが何であるかを理解しようとしています。そして、私たちはすでにそれに成功しているとは思いません。しかし、私が言ったように、私は革命が進行中であると信じています。そうは言っても、弦理論は根本的に新しいものではなく、実際には古い物理学と密接に関連しています。そして実際、私たちはすでに、核力をよりよく理解するために、すべての基本理論であると主張する、いわゆる弦理論の主要なセクションの1つを使用しています。したがって、弦理論は私たちの観察に関連しているため、反駁することはできません。

SP：では、理論的基礎だけでなく、弦理論の研究には直接的な観察の動機がありますか？

DG：それは理論的なつながりの問題です。弦理論はあなたがしなければならない多くのことに非常に役立ちます。あなたはそれを宇宙論の分野の研究に適用することを試みることができます、あなたはそうすることができます-核物理学をよりよく理解することを試みること。数学やゲージ理論へのリンクを調べることができます。若い研究者ができることはたくさんあります。

基本的な物理学における人々の仕事の方向性を決定するものについて話す場合、これらはまだほとんどない重要な実験結果（それらが現れることを願っています、少し待ってみましょう）、またはエキサイティングな領域のいずれかです。弦理論には強力な競合概念はありませんが、人々が取り組むことができる良い問題を提供します。本当にそうです。

量子対相対性理論
AC：「時間の簡単な歴史」、スティーブン・ホーキング（スティーブン・ホーキング）、ロジャー・ペンローズ（ロジャー・ペンローズの ）による「皇帝の新しい心」、「エレガントな宇宙」グリーン・ブライアン（ブライアン・グリーン）などのノンフィクションの本から-その弦理論は一般相対性理論と量子論の間の矛盾を解決する試みであると結論付けることができます。この印象は正しいですか？

DG：非常に異なる本...実際、これは弦理論が有用であることが証明された問題の1つにすぎませんが、それを解決することは当初の目標ではありませんでした。弦理論は核相互作用の理論として始まりましたが、それは（カントの力学と相対性理論の間の矛盾を取り除いたこと- AS）は弦理論の最も重要な成功の1つです。そして、矛盾を含まない量子力学的相対論的不変式論であるという事実により、それが成功を収めたことは間違いありません。弦理論のブラックホールは、量子力学の原理に違反するクレイジーなオブジェクトではありませんが、通常のオブジェクトは弦理論にとって大きな成功を収めています。ホーキングのような男でさえそれを認めなければなりませんでした。ホーキングは何年もの間私に説得されましたが、彼は同意しませんでした。彼は一般相対性理論の量子力学が深刻な問題に直面していることを固く確信しており、私たちは量子力学を変えなければならないでしょう...

AS：そしてペンローズは一般相対性理論を変えたいと思っています...

DG：ペンローズは数学者で物理学者ではありません。真面目に受け止めてはいけません。ホーキング博士は自分が間違っていたと認めた 弦理論のおかげで、量子力学を変える必要がないことがわかってきました。これは弦理論にとって大きな成功です。そして、その理由の1つ、理論的動機の1つ（実験的証拠ではなく理論的動機！）は、まだ正確な予測を行うことができないにもかかわらず、人々を弦理論の軌道にとどめるものであり、概念を解決できるという事実です。パラドックス。これは物理学の発展にとって非常に重要です。量子力学もパラドックスを背景に発生しました。一方では古典物理学であり、他方ではボーアの原子モデルには互換性がありませんでした。これは理論的な問題であり、量子力学によって解決することができました。

そして、私たちはこれから何を得るでしょうか？
AS：あなたが話している基本的な物理学の新しい革命は、原子力や半導体の発見のようなものに、私たちの世界を変える何かに、いくつかの重要な社会的変化をもたらすでしょうか？

DG：誰が知っているのか...わかりません。実際、基本的な科学的知識の開発よりも、テクノロジーやアプリケーションを予測することははるかに難しいと思います。テクノロジーを予測し、科学を知っていても科学がどのように使用されるかを予測することは非常に難しいビジネスであり、関係する要因が多すぎます。

AS：しかし、そのような変化の可能性を期待していますか？

DG：実際、私たちがすでに理解し、実験でテストし、確認を受けたものについて質問するのもよいでしょう。たとえば、素粒子の標準模型や核相互作用の理解についてです。それらのアプリケーションはどうですか？たとえば、量子色力学の応用について何度も聞かれました。記者は常にこの質問に悩まされています：「これの用途は何ですか？」そして、私は何も考えることができません。

しかし、歴史は、あなたが何も考えられないときでさえ...同じ量子力学を取りなさい-量子力学の用途は何ですか？ハイゼンベルグに量子力学の使用法を尋ねた場合、彼がトランジスタやレーザーについて教えてくれるとは思えません。しかし、それらは現れました。アプリケーションを予測することは非常に困難です。20世紀に私たちが達成した基本的な相互作用の信じられないほどのレベルの理解でさえ、まだ何かにとって有用か有害かわかりません。新しい武器、新しい薬、または新しい道具は作られませんでした。しかし、誰が知っているでしょうか？技術を予測することは非常に困難です。誰もトランジスタを予測しませんでした。IBMが1950年代にコンピューターについて考えたとき、彼らはコンピューターを、ラップトップの処理能力を備えたこのホテルのサイズの建物と考えていました。

応用科学としてのビッグバン
SP：あなたの講義には、理論物理学全般、特に弦理論が「好奇心からだけでなく、私たちの世界の起源を理解しているかどうかを知りたいから」発展しているという声明があります。個人的には、研究の主な動機は好奇心ですが、世界の起源の問題は実用的だと思いますか？

DG：もちろん、主な動機は好奇心です。これが基礎科学を前進させるものです。しかし、好奇心を通じて得られた質問への回答が、ある意味で有用である場合、科学者は誰でも大きな道徳的満足を得ることができます。それで、私は物理学の基本法則の新しい知識を他の科学分野に適用することについて話しました。

最も注目に値するアプリケーションの1つは宇宙論です。そのため、弦理論家は宇宙論者や天体物理学者と多くのことを話します。宇宙論者たちは現在、ビッグバンとビッグバン自体の後の宇宙の発達の初期段階を理解しようとしています。そして、この分野では、私たちの関心のある領域が重なっています。したがって、弦理論で私たちが尋ねる質問を理解せずに、包括的な宇宙論や宇宙の歴史を構築することはできません。

しかし、弦理論の他のアプリケーションもあります。これは弦の物理学者をとても幸せにします。特に、私たちが新しい数学を発見しているという事実。または、核の相互作用について異なる考え方をする能力。これにより、計算を改善できます。これはすべて非常に満足のいくものです。この理論は科学の発展に不可欠なステップであり、量子力学と同じように多くの用途があります。

何を読むか
AS：そして最後の質問です。弦理論の一般的な説明を探している人にどのようなアドバイスをすることができますか？あなたの講義では、「二重性」、「量子測定」、「ゲージ理論」など、かなり複雑な用語を使用しています。多くの人にとって、これは完全に理解できないように聞こえます。一般の人に何をすすめますか？

DG：あまりありません。ブライアングリーンの本があります...

SP：エレガントな宇宙のことですか？

DG：はい、そして2冊目の本はすでに書かれています- 「宇宙の構造：空間、時間、そして現実の質感」。リサ・ランドールによって書かれた、余分な次元についての良い新しい本があります- 「ワープする宇宙―宇宙の隠された次元の謎を解き明かす」。私自身、このような公開講座をもとに小さな本を書くつもりです。しかし、あなたが知っている、良い人気のある科学の本を書くことは非常に難しいです。そして、Barton Zwiebachによって書かれた、弦理論の学生のための良い教科書があります。これは、場の量子論をまだ研究していない物理学の学生向けに設計されたこの種の最初の教科書です。そして、これはとても良い本です。

［訳者注↓］

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思考プロセスはどのように進んでいますか？
AS：弦理論（ひも理論）では、弦のアイデア自体が現実の良いモデルですか、それとも単なるイラストですか？
DG：弦理論の観点から現実を説明することは、粒子の観点から場の量子論を説明することに似ています。量子色力学（核力の理論）では、クォーク、グルーオン、およびそれらの間の距離に関して便利な説明があります。しかし、これはおおよその説明にすぎません。場の量子論の観点から、量子色力学のより良い説明があります。弦理論では、実際には最初の記述だけがあり、2番目のより正確な記述はありません。特定の側面なら弦理論の多くの説明がありますが、多かれ少なかれ完全な説明は、ある時空で動く弦に関するものだけです。弦理論では、場の量子論の経路積分に相当するものはまだありません。これ以上の基本的な定式化がなく、これは弦理論におけるテーマの1つです。

SP：しかし、ひもとしてのこの説明は、実際の物理的な直感に役立ちますか？

DG：はい、もちろんです。

AS：個人的に仕事をしていく上でより頼りにするのは、物理的直観と数学的直観のどちらでしょうか？

DG：それらを区別するのはかなり難しいです。数学は言語であり、非常に発達した言語です。私たちが考えるとき、私たちは視覚的なイメージで操作します。しかし、私たちは思考を言語で整理し、数学は非常に高度な言語形式です。したがって、理論物理学者は数学的に考える傾向があります。しかし、もちろん、思考のプロセスがどのように進行するかを正確に説明することはできません。私はそれをしようとさえも思いませんし、多くは無意識のうちに起こります。

数学の現実は宇宙人が証明する
SP: 数学は言語だとおっしゃいましたね。自然を言語で記述する際に、私たちはこの記述を発明したのでしょうか、それとも自然現象の根底にあるのは数学的法則なのでしょうか？例えば、ガリレオにとっては、そのような疑問はありませんでした - 彼は、自然の本は数学の言語で書かれており、誰が書いたかは非常に明白だと述べました。

DG：私たちが自然や数学を発明していると言うのは間違っています。それどころか、私たちは自然によって発明されました。同時に、私たちは自発的に現れなかったと思います。いいえ、私たちは私たちが神によって創造されたとは信じていません。私たちは自然の一部として進化してきました。ですから、自然環境の中で生き残るために進化してきた私たちの心が、自然を十分に理解するために必要な能力を発達させてきたのは当然のことです。違った結果になったとしたら不思議です。したがって、ほとんどの数学者はある程度物理学者であると思います。物理学者は現実の世界を説明し、自然界に存在するものを発見します。そして数学者は一般的に同じことをします。学者アーノルドがこれについてどう思っているかを尋ねる人もいるかもしれませんが、ほとんどの数学者は自分たちが物を発明するのではなく、発見すると信じていると思います。

プリンストン大学の同僚で有名な物理学者ユージン・ウィグナーは、「自然科学における数学の不可解な効率性」を好んで話していました。私は彼に同意していないし、理解できないことは何も見ていない。数学は、自然を理解し、その中で最適な生存を実現するためのツールとして、私たちが創造した（あるいは自然進化によって進化した）言語から成長してきました。だから私は、数学は本質的に自然の一部であり、それを発見していると考えています。数学が自然を記述するのが得意だという主張は、ほとんど同語反復に近い。

ちなみに、これは実験的に検証することができます。私はこれについて数学者と話し合いました-私に同意する人もいれば、同意しない人もいます。このように確認できます。いつの日か、銀河の反対側にある別の文明とのつながりを確立するとしましょう。世界は1つしかないので、私たちとほぼ同じ物理学を持つことに誰もが同意します。（そして、彼らが私たちよりも弦理論をよりよく理解することを願っています。）しかし、私たち自身に問いかけましょう：彼らは同じ数学を持っているでしょうか？一部の数学者はノーと言います、彼らは完全に異なる数学を発明することができます。しかし、私はそうは思いません。彼らの数学は私たちの数学と非常に似ていると思います。実はその歴史も彼らの数学の発達は私たちとほぼ同型であるでしょう。もちろん、わずかな外部の違いも可能です。しかし、何世紀にもわたる規模を見ると、彼らの数学は同様の道に沿って発展するでしょう。いつかこの仮説を検証できることを願っています。

人類原理の認識論的悲観論
SP：これはかなり楽観的な見方です。人類の将来がどうなるかはまだ分からないからです。

DG：そうですね、それでも勝ちます。私たちの手法が課題に適さないという指摘はありません。それらは完璧に機能していて、私たちはすでに驚くべき結果を得ています。では、なぜ悲観的になるのか？ロシアでは悲観論者になるのが流行なのは知っています。また、科学者の間だけではありません。ビジネスパーソンの間でも見たことがあります。

SP: 講演の中で、人類学的な原理に非常に批判的なご意見がありましたが、どのようにお考えでしょうか？しかし、あなたが今言ったことは、同じではないにしても、少なくとも人類学的原理の精神で推論することと非常に似ています。

DG：いや、そうでもないですね。もちろん、人類学的原理には一定の論理があります。私たちはここに座っているので、私たちは生きているので、私たちの世界は私たちの存在に必要な一定の性質を持っていることを意味します。しかし、私の直感がこれを教えてくれます。歴史がこれを教えてくれます。私たちの存在のために特別に作られたように見えるものは、最終的には自然な説明を得ることができるでしょう。

たとえば、氷は水よりも軽く、その表面に浮かんでいるという事実を考えてみましょう。それは私たちにとって非常に重要です。氷が浮かなければ、夏には海が溶けず、生命が発達しません。これは人間原理によるものと言えます。水は確かに非常に珍しい液体ですが、今日、私たちは化学のおかげでその特性を理解しています。実際には、原子物理学、化学、生化学、生物学、そして最後に、生命とそれに基づく私たちの心さえも、ご存知のように、量子力学、電磁気学によって記述されています。これは信じられないほど強力な理論の例であり、原則として-もちろん実際にはありませんが、原則として-電気的相互作用の力を除いて、任意の仮定と自由パラメーターは含まれていません。非常に簡単な理論と1つの数字で、水、有機物、生命のすべての性質を計算することができます... まさに反人類主義の勝利です。

100年前は、科学で生命を説明することはできないと多くの人が考えていました。今は基本的なレベルで生命を理解していると考えれば、十分な理論を持っています。もちろん、原子から始まって、脳を構築して理解することはできません。そしてもちろん、すべての仕組みを理解するために必要な方法を開発するには、長い時間が必要になります。しかし、その理解は最終的には恣意的な要素を持たない理論の上に成り立つ。私の考えでは、人々はしばしば、非常に難しい質問に答えることができないために、自分たちの力への不信感から、議論を求めて人類学的原理に目を向けることがあります。しかし、歴史を見れば、解けないと思われる質問でも、最終的には答えが出てくることがわかります。

もちろん、それらはいくつかの点で正しが-いくつかの質問には答えることができません。宇宙の発展には多くの事故があり、科学がそれらを説明しようとして失敗することがあります。たとえば、ケプラーは、太陽系の惑星軌道の半径を計算できると信じていました。彼は正多面体の美しいシステムを構築し、そこから半径のセットを取得しました。そして、それらは太陽系の軌道のサイズに似ていましたが、軌道半径を予測することは、1年後-2007年5月13日の午前11時のモスクワの天気を予測するようなもので、これは計算できるものではなく、計算しても面白くありません。

もちろん、基本量として物理法則に含まれている私たちの世界のパラメータは、同じランダムな性質を持っていることが判明するかもしれません。これは、人類原理に従う人々が言うことです。この可能性は捨てることができません。人々は無力感からこれらの考えにたどり着くのではないかと思います。そうすれば、歴史は彼らが間違っていたことを示すでしょう。しかし、それらが間違っていることを証明する唯一の方法は、過去に起こったように、予測力を備えた実用的な理論を提供することです。したがって、たとえば、物理学が生命を説明できる科学を証明する唯一の方法は、DNAの構造の発見、量子力学、原子物理学、生化学などの理解でした。

SP：それで、あなたは辛抱強くなるようにアドバイスしますか？

DG：一生懸命働くことをお勧めします。

空間の次元は実験的な課題です

AS：主に実験材料を扱う多くの物理学者や天文学者は、これらの多次元理論は物理的現実からかけ離れていると信じており、現実世界の科学というよりは数理ゲームです。

DG：たぶんそうです。科学は興味深いものです。なぜなら、予測力のある発見をするまで、誰も答えを知らないからです。だからそれは実験の問題です-時空は多次元です。多くのモデル、特に弦理論では、これが当てはまると想定しています。これらはおそらく非常に小さい寸法であり、見るのが難しいと考えられています。ただし、これらが十分に大きく、観察にアクセスできる可能性があることを除外していません。これは純粋に科学的な質問です。

今日、天文学者や天体物理学者は、アインシュタインによって開発された非常識な数学的理論をほとんど認識しています。そしてそれを認識すれば、時空は動的な物体であり、次元の数の問題は科学的な問題であることが理解できます。これらの寸法の一部は非常に小さく、検出が難しい場合がありますが、正直な方法はそれらの存在を確認することだけです。

正しい科学的アプローチは次のとおりです。物事をより深く理解することがあなたに新しい質問を提起し、新しい可能性を開く場合（たとえば、一般相対性理論のように）、これらの新しい質問と可能性を探求する必要があります。弦理論の場合、追加の次元が必要な理由はおおいにあり得ます。しかし、これは未解決の科学的問題です。現在、それらの存在の確固たる証拠はありません。しかし、これは常に当てはまります。新しいアイデアに対処するのは簡単ではありません。

大型ハドロン衝突型加速器が優れている理由
JV：あなたの講義で、CERN大型ハドロン衝突型加速器（大型ハドロン衝突型加速器、LHC）の建設現場-弦理論の検証のための最も有望な装置であると述べました。ただし、そのエネルギーは、アメリカのテバトロンなどの既存の加速器のエネルギーよりも1桁高いだけです。大統一のエネルギーが少なくとも10桁高いのに、なぜ1桁のステップだけが根本的に新しいデータを取得するのに役立つと思いますか？

DG：この加速器は、標準モデルの予測を完全にカバーするために必要なエネルギーのスケールへの脱出を初めて可能にするので、非常に重要です。

もう一つの重要な理由は、新しい物理学、新しい基礎物理学に関連した効果がこのエネルギースケールで現れ始めることを示す、非常に説得力のある実験結果が多数存在することです。このようなエネルギーでは、弦理論の重要な要素である量子（超対称）時空の新しい次元が発見されると期待されている理由を説明します。新しい対称性、新しい量子時空次元が、LHCで達成可能なテラ電子ボルトのエネルギーで最初に発見される可能性を支持する3つの独立した議論があります。

これらの議論の1つは、相互作用の組み合わせに由来します。力の統一の簡単なスキームは、超対称性の存在を必要とします。これは、LHCで利用可能なエネルギーのオーダーのエネルギーで顕著になりますが、これを確実に予測することはできません。

2番目の議論は、重力が強いスケールとそれが非常に弱い核スケールとの間の巨大な格差を理解しようとすることと関係があります。繰り返しになりますが、超対称性は、このスケールの大きな違いを自然で美しい説明にしています。

最後に、宇宙物理学から学んだことは、宇宙に存在する物質のほとんどは、目には見えないが重力を感じる暗黒物質という未知のタイプに属しているということです。暗黒物質が構成するかもしれない粒子をたくさん発明することができますが、標準モデルの超対称版では、暗黒物質の候補となる粒子が自動的に存在することが保証されています。これらの粒子がLHCで観測可能な質量を持っていれば、宇宙の物質の9割が何からできているのかがすぐにわかります。

これらは3つの非常に強力な議論です。超対称性の兆候がどこでどのように観察されるかについての証拠や正確な予測はありませんが、定性的なレベルでは、超対称性の発見を支持する非常に説得力のある議論があります。だから私は50：50で誰とでもこれに賭ける準備ができています。そして超対称性が発見されなければ私はたくさんのお金を払わなければなりません！

---続く---

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2004年5月のノーベル物理学賞を受賞したDavidGrossがモスクワを訪れました。彼は、弦理論と理論物理学の今後の革命について公開講演を行うために、王朝財団と国際基礎物理学センターの招待を受けて来ました。講義の前に、DavidGrossはElementsWebサイトからの質問に答えました。

デイビッド・グロスへの質問は次のとおりです。
セルゲイ・ポポフ、天体物理学者、モスクワ州立大学の研究者、アレクサンダー・セルゲイエフ、ジャーナリスト、ラジオ・リバティの科学オブザーバー、ウェブサイトElements

左から：セルゲイ・ポポフSP、アレクサンダー・セルゲイエフAS、デイビッド・グロスDG（写真：オルガ・レビナ）

数学と物理学はそれほど異なる科学ではありません
セルゲイ・ポポフ：グロス教授、私たちの会話は、主に現代の理論の複雑さとそれらで使用されている概念の問題に触れたいと思います。したがって、最初の質問は、素粒子物理学の分野で働く若い科学者、理論物理学者からです。現代の理論物理学者が数学の最新の研究を知り、過去10〜20年にわたって出版されたオリジナルの数学記事を読むことの重要性を教えてください。それとも、ほぼ同じ時間スケールで発行されたモノグラフに精通するだけで十分ですか？

David Gross：それはあなたが扱っている問題に部分的に依存します。弦理論のいくつかの分野では、物理学者は自分たちで新しい数学を発明することを余儀なくされています。そして、彼らは数学者と非常に緊密に協力しています。彼らが直面している課題のいくつか（および行われている発見）は、数学者が以前は知らなかった新しい数学的構造の出現につながります。そのため、弦理論のいくつかの分野では、物理学と数学が協力して、本だけでなく元の記事でも読むことが不可能な新しい数学を発見しています。

素粒子物理学は多くの現代数学を必要としますが、何か新しいものを発明する必要はありません。しかし、現代の物理学（場の量子論と弦理論）は、50年または100年前よりも数学の最先端にはるかに近づいています。

アレクサンダーセルゲイエフ：これは、物理学者が数学的解析を発明したニュートンの時代と比較できますか？

DG：そうですね、時代は変わりつつあります。現在、多くの人々が数学と物理学の両方に従事しています。そして、ニュートン自身が惑星の動きを理解するために新しい数学（数学的解析）を発明しなければなりませんでした。しかし、多くの点で、これはかなり珍しい時期です。これは19世紀にはすでに当てはまりました。その後、偏微分方程式の理論が生まれました。波の伝播、熱伝達を説明する最初の場の理論の構築に必要でした。フーリエ、ラプラスのような数学者は、物理学を理解するために新しい数学を発明しました...

しかし、20世紀の終わりに、初めて、新しいタイプの非常に緊密な協力（物理学者と数学者の間）が登場しました。私は数学と基本的な理論物理学をそれほど異なる科学とは考えていないとだけ言っておきましょう。結局のところ、物理学者のような数学者も、本質的に自然の中で起こる現実の何かを発見します。

弦理論はロシア的です

SP：その場合、弦理論は今日の数学者にとって最も刺激的な主題であると言えますか？それとも、他にも同様に有望な分野はありますか？

DG：弦理論と場の量子論は非常に密接に関連しています。当初、数学は場の量子論から強力な後押しを受け、その作用は弦理論でも続いています。もちろん、物理学と数学がうまく相互作用している他の分野もありますが、弦理論で起こることほどよく似ているものはありません。

ご存知のように、私はカリフォルニアで理論物理学研究所を運営しています。毎年何百人もの物理学者が集まって、共通のトピックに取り組んでいます。そして昨年の秋、弦理論の数学的構造に関するプログラムがあり、参加者の半数は世界をリードする数学者でした。弦理論家と数学者は非常に緊密に協力しています。これは本当に素晴らしいです。そして、これは非常にロシア的です-物理学に近づき続けるロシアの数学者の伝統のように。ゲルファンドを覚えています...
SP：そしてアーノルド..。
DG：はい、これらは良い例です。アーノルドの仕事は主に力学系などの古典物理学に関連していました。

[訳者注]ロシアの数学の特徴はオイラーの流れをくむというか，物理に密接しているようです．対話で言及された本を以下に引用します：

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量子力学は学校で教えられます
SP：弦理論の数学は非常に複雑です...

DG：複雑なのはその目新しさのためだけです。ニュートンにとって数学的解析は非常に困難でした。そして、ご存知のように、ハイゼンベルグが量子力学（行列力学とも呼ばれる）を発見したとき、彼は行列について聞いたことがありませんでした。しかし、ハイゼンベルグはなんとか関係式を書きました。「それはマトリックスのように見えます！」と言われて、彼は：「マトリックスとは何ですか？」と応じました。したがって、ハイゼンベルグにとって、行列（マトリックス）は非常に困難なものでしたが、今日では大学で教えられています。

SP：弦理論の数学ツールは、時間の経過とともにアクセスしやすくなると思いますか？結局のところ、何と言っても、たとえば経路積分は通常の積分よりもはるかに複雑です。

DG：すべて時間の問題です。

SP：人々はこれらの難しいことに慣れているだけですか、それとももっと理解しやすいアプローチを発明していますか？

DG：アイデアが最初に浮かんだとき、開拓者自身でさえそれをよく理解していません。新しい概念を十分に理解して生徒に教えることができるのは、多くの場合、長年の研究の後でのみです。時にはそれは数世代かかる。たとえば、多くの物理学者はまだ量子力学に苦労しています。私たちはまだそれを正しく教えるのに十分に理解していません。そしてこれは80年が経過したという事実にもかかわらず。そして、1930年代に書かれた量子力学に関する最初の教科書を見ると、それらはひどいものです。教科書は時間とともに良くなります。彼らは改善を続け、高校生に量子力学を教え始めると、彼らはより自然に感じ、それをよりよく理解するようになります。

ほら、他の分野でもまったく同じことが起こっています。力学や電気と磁気に関する最初の記事と教科書は非常に複雑でした。アインシュタインが電気と磁気を研究したとき、彼は苦労しました。結局のところ、それは大学の4年生でしか教えられず、それでも非常に難しい記事と見なされていました。そして今や私たちは学校で電気と磁気を普通に習います。

---続く

[訳者注）この節の放射線医学に関する内容は不十分です．iwjの以下のyoutube動画をお勧めします．]

https://iwj.co.jp/wj/open/archives/233698

「内部被曝の影響は、これから出てくる」 放射線治療の第一人者が語る、被曝問題の隠された真実～岩上安身によるインタビュー 第517回 ゲスト 西尾正道氏 第一弾 | IWJ Independent Web Journal　北海道がんセンター名誉院長で、臨床医として約40年もの間、放射線治療に携わってきた西尾正道氏は、3.11後、全国各地で内iwj.co.jp

なぜ放射性セシウムが必要ですか、それを不注意に扱うとどうなりますか？ 

セシウム137は、強力なガンマ線源として工学や医学で使用されています。医師は、腫瘍の領域に放射性薬物のエンドウ豆を置くことによって前立腺癌の治療をします-ガンマ線はそれを焼き切ります。また、工学の分野では、構造欠陥の探索から種々のタンク内の充填レベルの決定まで、さまざまな測定にガンマ線が必要とされています。放射性セシウムを含む機器の普及は、無知や不注意と相まって、悲惨な結果をもたらす可能性があります。捨てられた機器の無責任な所有者が放射性元素の入ったシリンダーから取り出すのを忘れて、ゴミ捨て場行になったことが時々ありました。そこから他のスクラップと一緒に冶金工場に運ばれ、精錬されることもあります。その結果金属が放射性物質になり、危険なバッチが見落とされると、最悪の場合、悲劇を招くことになります。

最悪の事態は1985年にブラジルの都市ゴイアニアで起こりました。そこで、地元の診療所は新しい建物に移転し、一部の機器が古い建物に残りました。診療所は建物の所有者に借金を負っており、裁判が進行中で機器が差し押さえられていましたが、セキュリティが十分でなく、社会的責任の低い二人が機器を盗み、部品のためにそれを解体し売りました。部品の中には放射性セシウムを含むアンプルがありました。泥棒はアンプルを売ることができず、お祭りに持ち帰り、彼らが発見した-夜に青く光る素晴らしい結晶について自慢しました。

近所の人は奇跡の粉を歯につけて味見をしたり、肌にこすりつけたり、ポケットの中でつまんだだけの人もいました。そして、しばらくして、人々は病気になり始めました。医者は症状にはほとんど注意を払わず、いつもの「何かを食べたからか、アレルギーがあるからか」と言っていましたが、病状が悪化し、被害者の中の誰かが、粉末を医師に見せると、すぐにすべてが理解されました。全体で200人以上の人が苦しみ、4人が放射能病で亡くなった。

ブラジル人が自分たちの過失と文盲のために苦しんだとすれば、クラマトルスクの家の住人は無実の被害者で、恐ろしい事故の犠牲者であります。複数のマンションの入居者が長期にわたって体調不良を訴え、数人が血液がんで死亡した。結局、1989年には検査が行われました。建物の壁に埋め込まれたセシウムのシリンダーを発見した。調査の結果、このボンベは70年代に消えていて、どうやらコンクリートを作るための砂利の中にあったらしい（セメント工場にはセシウムの器具がある）。このコンクリートは不運な壁に注がれたのです。

1997年の事件は死傷者には至りませんでした。ジョージアの兵士たちは古いソビエト軍の兵舎を解体しました、そして彼らの一人は磨かれた金属の美しくて暖かいシリンダーを見つけました。幸いなことに、彼はそれを開けませんでしたが、彼のポケットに入れました。兵士が放射線熱傷を受けた後、発見の性質が明らかになりました。

セシウムは薬ですか？
［訳者注）ここの話題のセシウム治療薬はほとんど与太話です．著者も懐疑的記述をしています．誤解を招くといけないので念のためお断りします．］
ルビジウム（「化学と生命」第9号、2020年参照）と同様に、医学者は精神疾患の治療にセシウムを使用しようとしてきたが、成功していないようだ。文献には矛盾する証拠がある。例えば、躁鬱病患者の血液中のセシウム含有量は、健康な人に比べて低く、治療後に症状が改善した患者に比べて低いという研究者もいます。しかし、他の人は、違いを見つけることができません。いずれにしても、これらの研究は20世紀後半に上演されたもので、今では話題性がありません。腫瘍学者の間では、セシウムはかなりスキャンダラスな名声を得ています。

事実、代替医療の支持者たちは、人が塩化セシウムを服用する、いわゆる高アルカリ性癌治療法を推進しています。この方法の達人によれば、セシウムは腫瘍細胞に濃縮され、そこで細胞を破壊するアルカリ性環境を作り出します。この方法の批評家は、この方法には化学的または生物学的根拠がないことを指摘しています。さらに、塩化セシウムを提案された用量、1日6グラム、さらには静脈内投与で食物と一緒に定期的に摂取すると、心臓の働きに深刻な問題が生じ、頻脈とその停止さえ引き起こします。さて、米国食品医薬品局は、承認された方法の数に癌のセシウム療法を含めなかっただけでなく、時々手紙を送ります、この方法の危険性についての警告。しかし、支持者は主張します：科学的根拠はそこに非常にあり、結果は認められた薬の結果より悪くはなく、時にはさらに良くなります。しかし、この紛らわしい話の本質を理解するためには、詳細を掘り下げる必要があります。

https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/435688/Tseziy_fakty_i_faktiki

福島事故後、放射性セシウムはどうなりましたか？
原子炉で発生する放射性同位元素の中で、セシウム137が最も有害なのは、第一に、セシウム137の量が多いこと、第二に、半減期が30年以上で、放射能汚染が長く続くことによります。たとえば、2011年の福島事故では、約20kgの放射性セシウムが放出されました。これは莫大な量です。このような放射性セシウムの放射能は9〜36 PBq［訳者注）ペタという単位は10^15です］、つまり1秒あたり数千万の崩壊［γ線光子が出ます］です。

福島の事故は、放射性セシウムの最新データを研究者に提供しました。原子炉の爆発で放出されたセシウムは、可溶性の化合物ではなく、鉄とケイ素の酸化物を主成分とする粒子の形で放出されました。どうやらこれらの粒子はかなり安定しているようです。いずれにしても、事故から1年後に、福島の学校の校庭から採取した土壌サンプルからも容易に発見されました。事故現場から数百キロ離れたタケノコの表面やシイタケの笠から放射性セシウムを含む単一粒子が検出されたが、その多くはタケノコの葉屑や切り株に付着した茎の先端から検出された。そして、タケノコやキノコの果肉の内部では、放射性セシウムは観測されなかった。このことは、放射性セシウムの移動性と植物組織への移行能力がやや誇張されていることを示唆している。

福島の原子力発電所の爆発後に散乱した粒子のオージェ分光分析（「化学と生命」第11号、2020年）
電子顕微鏡とオージェ分光法を用いて、サンプル中の元素の分布マップを得ることができます。福島の原子力発電所の爆発後に拡散した粒子をこの方法で分析すると、それらは主に酸化鉄に、シリコン、塩素、亜鉛、放射性セシウムを含むものでした。Scientific Reports、2013年8月30日

セシウムで汚染された土壌はどうか？
汚染された物や土壌を埋葬地に送ることで、小さな地域を埋め立てることができますが、原子力発電所での原子爆発や大事故は、放射性元素が畑や森林に散らばり、必然的に食物になってしまうため、主に農業の大惨事になります。セシウムの場合、この汚染がバックグラウンドレベルになるのに何十年もかかります。広大な農地を開墾したり、使用をやめたりすることは事実上不可能です。なぜなら、これらの土地で労働者として生活している膨大な数の人々を再定住させる必要があるからです。したがって、わずかに汚染された土地での生産が停止されることはなく、結果として生じる汚染された製品をきれいな製品と混合して、許容可能なレベルの放射能となります。

しかし、他の方法もあります。セシウムは植物に存在する必然性はないので、植物組織におけるセシウムの存在は単なる運の問題です。さまざまな種とさまざまな種類の飼料草で実施された実験は、それらに入り込むセシウムの蓄積は10倍以上も異なる可能性があります！　季節的にも同様の変動が見られます。葉や茎の成長が活発な夏の初めには、葉や茎の成長が終わる頃に比べてセシウムの量が著しく少なくなります。このおかげで、通常の農法を変えることなく、品種の選択と正しい農業技術のおかげで、汚染された土地でも比較的きれいな生産を受けることが可能になりました。遺伝学者が努力すれば、農家は土壌からセシウムをほとんど吸収しない品種を自由に使えるようになるだろう。原発の事故で汚染された土地ばかりになれば、そのような種に頼ることになってしまうが．．．。

しかし、研究者は汚染された土地をきれいにするためいろいろな方法を試しています。たとえば、福島の事故後、次のようなジレンマが発生しました。この県の住民は野生のキノコやベリーを採取するのが大好きです。さらに、それは彼らにとって重要な収入源です。しかし、セシウムを蓄積するハーブを育てることで畑をある程度きれいにすることができるが、この方法は森林では機能しませんが、キノコがその仕事に対処できる可能性があります。

横浜国立大学の研究者は、この仮説を確認しました。彼らは、セシウムが腐敗した落葉落枝に蓄積し、その含有量が菌類のバイオマスに比例することに気づきました。新鮮な葉にはセシウムが含まれておらず、キノコは処理中にすでに危険な金属を土壌からごみに汲み上げるという考えが生まれました。次に、彼らは菌類の成長に最も適した条件を作成することを決定し、汚染された森林の実験エリアの土壌を厚い木材チップの層で覆いました。確かに、わずか6か月で、キノコは土壌から放射性セシウムの半分を吸い込み、腐った木に濃縮しました。

ただし、一部の木は土壌自体からセシウムを吸引するのが得意であるため、これはすべての木で機能するとは限りません。これは、蜂蜜の研究におけるドイツの実験によって証明されています。したがって、すでに1988年以降、土壌放射性セシウムの菜種蜂蜜への変換係数は2％を超えませんでした。そして、針葉樹の新芽を食べているアブラムシからミツバチが集める甘露蜂蜜の場合、係数ははるかに高かった。その後のトウヒの針葉と若い芽の分析により、それらに高含有量の放射性セシウムが含まれていることが明らかになりました。土壌から蜂蜜への放射性セシウムの最も高い変換係数は、ヘザー蜂蜜で観察されました。土壌の含有量と比較して、40倍も多いことが観察されました。

セシウムで汚染された土地での山火事は危険ですか？
広島と長崎へのアメリカの原爆投下から75年後、マヤック事故から63年後の現在、チェルノブイリと福島の地域には、放射性セシウムで汚染された土壌に2つの大きな森しかありません。最初のケースでは、それらの面積は3000平方キロメートルであり、2番目のケースでは400平方キロメートルです。2011年11月の福島の森林地域では1平方メートルあたり1MBq以上でした（自然のバックグラウンドは数十万分の1です）。森林から落ちた放射性元素は森林から消えず、そこで崩壊し続けていると考えるのが論理的で、放射性セシウムはこの例です。

おそらく、それは森のゴミに蓄積し、そこから針葉に入り、枯れていくと、実際にその場所から移動することなく、ゴミに戻ります。そして、火事が発生すると、この場で放射性粒子が灰に変わり、火事の場所から遠くに散乱する可能性があります。しかし、それらはどこまで行くかを簡単に体験できます。両方の汚染された森林の松やもみの針を集め、木の下にゴミを捨て、セシウム塩の溶液（もちろん非放射性）に浸し、それらを燃やし、燃焼生成物を吹き飛ばすのに15〜20メートルの高さのパイプを通します：これは、山火事で炎が舞い上がる状況の再現です...

この実験は、2018年にミズーラ（モンタナ州）の米国森林局消防研究所のブースで実施され、非常に重要な結果を受け取りました。特に、ごくわずかなセシウム（3％以下）だけが煙とともに残り、残りは火の場所に散らばった灰の中に残っていることが判明しました。そして、セシウムの煙の粒子は遠くまで飛ぶことはありません。圧倒的多数で、それらは大きく、直径は10ミクロンです。したがって、消防士が最も危険にさらされています。

この結論は、2020年4月から5月にチェルノブイリゾーンで発生したひどい山火事の際の実践によって確認されたようです。メディアの報道によると、ゾーン外の過剰な放射線レベルは認められませんでした。また、京都大学の研究者による実験では、汚染地域のごみは高温で燃焼する必要があることが示されました。そうすると、放射性セシウムがボトムアッシュに集まり、低い燃焼温度で煙の粒子が濃縮されます。

［訳者注）ここでのテーマは，量の多い放射性セシウム汚染に関するものです．放射能は消せないのですが，農作物に取り込まない方法はありそうです．放射性セシウムからのガンマ線は外部被ばくに関与しますが，ベータ線やアルファー線を放出する核種は細胞に取り込まれると深刻な内部被ばくに関与します．例えば，トリチウム水は大きな問題です．］

ーー続く