氏名：小嶌 康史

専攻：物理科学専攻

職階：教授

専門分野：宇宙物理学理論、特に相対論的天体物理学

略歴：

私は宇宙物理学の理論、特に相対論的天体に関して研究や教育に携わっていますが、その「馴れ初めは」と問われても答は容易でありません。何が決め手であったかの判断も余り明確でありません。少し過去を振りかって見て、20歳前後にあった印象的エピソードを紹介しましょう。
高校生から大学初年位の頃では、「ノーベル賞受賞者の湯川博士や朝永博士らにより理論物理学が進んでいる」「アインシュタインの相対性理論の極限的な世界では直感的のものと異なっている」など未知の物理学への憧れがあったのは確かです。実学より根源的な事にはるかに興味があり、今と比べて数は少なかったもののいくつかの啓蒙書も読んでみました。しかし、果たしてどの分野を専門とするかの決心はまだありませんでした。その頃、物理学のある教授が「宇宙にある核子の総数は10の約75乗であることを最近読みました。意外と少ないですね。」と雑談されました。その話を聞いて「？」。暫くしてから、その数値の根拠をなぜ問いたださなかったと少し後悔しました。(注：この数値を覚えていたわけではありません。今では当然説明できますので、それを元に再現しました。下のコラム参照。)当時は今の学生さん同様、質問も簡単にできませんでした。しかし、そのことが頭から離れず、書店や図書館で答えを探しました。直接の解答は得られませんでしたが、物理学では素粒子のような極小から宇宙のような極大のスケールまでを対象とし、壮大で魅惑的な学問のように感じました。
 

同時期、ある著名な学者が書いた一般相対性理論の本を手にしました。「この本は大変分かりやすく書いたので、これで分からなかったらあきらめよ」という刺激的な前書きでした。相対論は難解であることくらいは理解していましたが、負けてたまるかと必死で独学しました。おかげで授業を受ける頃には一般相対性理論は習得したと自負がありました。しかし、相対論のみならず、どの学問(分野や事柄)にもさらに深い理解があるものだとその後気がつきました。その努力と達成感はその後でも大きな精神的な支えになったのは事実です。他の研究者も同様のようです。「自分は地方大学の出身であるが、この分野だけは誰にも負けないほど勉強したという自信を持って大学院で研究していた。」とある研究者との雑談を数年前に耳にしました。
 

大学の学年とともに、宇宙物理学の理論的研究へ向かうわけですが、この学問の一番の特徴であり魅力であると感じたのは多様な物理が関連する点です。対象や現象が空間的にも時間的にも尺度が何桁にも広がっており、全ての物理過程が原理的には関係します。しかし、「ある現象の大枠をとられる」「ある現象の一側面をとらえる」などの場合には一番重要な物理過程を探り、その詳細な過程を調べることになります。このように現象の本質を捉える態度(自然観)は万人の基礎教養と不可欠のように思えます。これは研究活動を通じて養われたもので、1年間程度の授業で教えられないのが残念です。
最後に、大学の研究室の偉大な先生や諸先輩方の影響も大きかったのも確かです。これまで受けたお礼として若い世代にこの分野の魅力が伝えられればと今は考えています。
 

［コラム：宇宙の総核子数］
P: 宇宙の核子の総数は10の約75乗程度である。
S: 先生！核子って何ですか？
P: 身の回りにある物質を細分すると、原子核という非常に小さな所に質量のほとんどを占める粒子(核子)の塊があり、そこに含まれている核子の数と性質により元素の性質を決めるものとなっている。
S: ほぅー。ところで、その総数はどのようにして分かったのですか。
P: 良い質問じゃ。初期宇宙で生成されるヘリウムやリチウムなどの軽元素量は光子の数密度と核子の数密度の比で決まっているのじゃ。光子の数密度とは宇宙の背景放射というものが観測されており、あらゆる方向から等方的に電磁波(光)の流れがあり、どの場所にもある割合の密度で光子が存在していることが分かったのじゃ。
S: 何か難しくなってきたよ。
P: まあ、光子数密度と軽元素の割合という二種の痕跡(化石)が見つかったと理解してよいだろう。それらから核子の数密度が分かり、宇宙の大きさをかければ先ほど絶対的な値がでる。
S: 宇宙の大きさはどうしてわかるの？
P: 宇宙はある割合で膨張しており、その運動の仕方から誕生時からの年齢と、その時間内に情報の最大到達可能範囲が決まる。これを宇宙の大きさとした。どうじゃ。これでわかったか。
S1: 物理はちんぷんかんぷん。
S2: 物理はおもしろい！
S3: 知識の集約より論理的に積み上げることが大事なのですね。知識だけなら呪文のように覚えるだけだしね。
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