ノーベル賞ヒストリー①：「世界観」を根本から変えた物理学の知見、「現代の錬金術」化学のテクノロジー

●「相対性理論」と「量子力学」は「宇宙論」と「物質観」に革命をもたらし、「世界観」「存在論」を変革しました。

「二〇世紀は物理学の世紀と言われている。一九世紀末から始まった物理学の新発見から新しい知見を得て量子力学が誕生し、その成果はたちまち応用研究へ発展する。第二次世界大戦後は半導体やコンピューター技術の研究開発へとつながり、今日の高度情報化社会を実現した。二〇世紀物理学の重要な業績は、ほとんどがノーベル賞に輝いている。ノーベル賞業績の歴史は、同時に二〇世紀物理学の歴史と言っていいだろう。

　二〇世紀物理学の新しい展開の先駆けとなったのは、一八九五年のエックス線の発見であり、一八九六年の放射能の発見であり、一九〇〇年の量子仮説の提唱である。まるで絵に描いたような重要な発見と提唱という胎動の中で二〇世紀が幕を開け、物理学は爆発的な発展につながっていくのである。」（馬場錬成）

「相対性理論」～アインシュタインはニュートン以来の「絶対時間」（宇宙のどこに行っても流れる時間は同じ）と「絶対空間」（空間は独立していて何の影響も受けない）の概念を覆し、「相対時間」「相対空間」の概念を打ち出すと共に、そもそも「時間」と「空間」は「4次元時空」という統一的概念で捉えられることを明らかにしました。「重力」も「時空のゆがみ」で説明され、質量とエネルギーの変換公式も確立（E＝mc2、E：エネルギー、m：質量、c：光速）しており、この応用から「原子力」が導き出されました。

　ここから「宇宙論」が急激に発展し、宇宙の始原における根元的な4つの力（弱い相互作用、電磁気力、強い相互作用、重力）の統一（「電弱統一理論」→「大統一理論」→「超大統一理論」）といったテーマが浮上したわけです。これはマクロな宇宙を扱う「相対性理論」も始原状態においてはミクロの領域となり、通常だと両立が難しい「量子力学」が適用される段階となることを意味します。

　実際、「相対性理論」と「量子力学」の統一理論（「万物理論」「最終理論」とも言います）は「質量無限大の特異点」の問題などを解決しなければならず、4つの力のうち、最も問題となる重力を担う「重力子」を巧みに取り込んだ「超重力理論」や「特異点の克服」というよりは「特異点の回避」から生まれてきた「超ひも理論」などがその候補の1つに挙げられていますが、21世紀物理学に持ち越された重要課題であると言えます。

「全ての自然現象は神のなせる業であり、その原因まで探究すべきではないと彼等は主張しました。しかし、宇宙の初期条件は局所的な物理法則と同じく、科学研究にふさわしい題目であると思います。」（ホーキング）

「量子力学」～「ノーベル賞の華」と言われる物理学賞は第1回受賞がレントゲンによるX線の発見であるように、目に見えない世界の解明から始まったことは実に象徴的です。電子のエネルギー量は不連続で、整数倍になっているというプランクによる「量子仮説」、物質には「粒子性」と「波動性」の二重性があるというド＝ブロイによる「物質波」、物体は同時に観察したり、測定したりすることが不可能な、ある対の相補的な性質を備えていることを述べたボーアの「相補性原理」、量子力学的対象を扱うための数学的手法であるシュレディンガーの「波動力学」（ハイゼンベルクの行列力学と意味する所は同じです）、「観測」という行為自体が対象に影響を及ぼすことを明らかにし、ハイゼンベルクの「不確定性原理」に至って、「量子力学」の基礎が固まりました。

　「客観的な実在」が存在するという素朴な「存在論」が「認識論」によって覆され、現在では観測するまでは「波」だが、観測した瞬間、「粒子」に収束するという「波の収束」が起きていると考えられています。ここから物質を成り立たせる根本的粒子（素粒子）の解明（クォーク、ニュートリノなど）といったテーマが浮上し、「真空」とは空っぽではなく、負のエネルギーを持った電子がぎっしり詰まった状態であるとして、「相対論的量子力学」を確立したディラックの提唱した「反物質」が発見されるなど、驚異的な進展を示したのです。

　従来のニュートンの古典力学は「因果律」の基づく必然的「決定論」で、弾道計算や軌道計算なども「決定論」ゆえに可能なのでであり、この立場を推し進めると、今後どうなるかを全て知り尽くした存在「ラプラスの悪魔」を想定することも当然考えられる話です。これに対して、「量子力学」の発達は「確率」に基づく偶然的「非決定論」の意義を認識させました。「カオス理論」から発達した「複雑系」なども「非決定論」を組み込んだシステムであり、身近な所では保険でよく使われる「大数の法則」なども「非決定論」の立場に立ちます。これは個々のケースでは犬に噛まれたり、マンホールに落ちたり、それぞれにたまたま起きたことであるにもかかわらず、社会全体では毎年大体一定の割合で事故・病気・怪我が発生するということです。つまり、個々の事象は確率論的「非決定論」なのに、社会全体というマクロ・レベルでは一定の法則に収束して、因果律的「決定論」として取扱えるということを意味します。

　ちなみにアインシュタインはこうした「確率」に基づく「量子力学的解釈」が受け入れられず、「神はサイコロを振らない」と言って、量子力学を論破しようと「思考実験」をいくつもふっかけていきましたが、逆に悉く論破されていったことは有名です。

●「原子力」は「エネルギー革命」をもたらし、新しい「物質」「素材」が生活を豊かにしました。

「エネルギー革命」～「蒸気」（第1次産業革命）→「電気・石油」（第2次産業革命）→「原子力」（第3次産業革命）の3段階で発展し、特に「原子」から厖大なエネルギーを引き出す「原子力」（ウランによる「核分裂」→重水素・三重水素による「核融合」→反物質による「第3の原子力」という3段階があります）は「現代の錬金術」にふさわしいトップ・テクノロジーとなりました。

「新物質」～プラスチック、ビニール、ナイロンなど自然界に存在しない物質も作り出されて、「素材革命」「生活革命」が起き、生活水準が格段に引き揚げられました。抗生物質などの薬は「医療革命」を引き起こし、肥料などの化学物質も「農業革命」「生産革命」に直結しましたが、その一方で「薬害」「公害」「環境汚染」も引き起こし、中世の錬金術同様、両刃の剣であることが分かったのです。