名古屋大学理学部･大学院理学研究科広報誌［ 理フィロソフィア ］April 2005

8

philosophia

特集

18 14 12 08 03 02 04︳ ︳ ︳ ︳ ︳ ︳ ︳理 特 講 理 理 時 理
学 別 義 の の を 学部 企 探 先 エ 語 懇る 話
交 画 検 端 ッセ差 ◇ ◇ を イ も 会
点 安 分 い ◇ の よ
藤 子 く ジ ◇ り
雅 遺 ◇ ャ 堀 ◇三
孝 伝 山 ッ学 口 ク 寛 田一
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﹁
素
粒
子
世
界
を
歩
く
﹂

時を語るもの

山 本 時 男博 士 ＿オスをメスに、メスをオスに変えたメダカ 博 士

1945年5月14日、
第2次大戦の大空襲で名古屋大学の生物学

XYでオスとなるべきヒメダカがメスとして発育し、立派に卵を産む

教室は全焼し、灰塵となった。その日までメダカの受精を研究してことができることを発見した。
また逆にXXでメスになるはずの稚魚いた山本時男は研究室の4人と信州木崎湖畔に疎開＊1を余儀なに男性ホルモンを与えればオスに転換することにも成功した
（1958

くされた。
しかしこの半年の空白が山本を変えた。ここでメダカが年）。当時から脊椎動物の外形や第二次性徴が性ホルモンによっヒトを含めた性分化の研究に最適な実験動物だと気がついたのて支配されることはよく知られていたが、性の分化そのものが簡単だ。ヒトの性はまず遺伝的にX、Y染色体で決まるのだが、
場合に

に転換し、
それが子孫を残せる親にまでなることは驚きであった。

Yで決まる。
よっては発生途中で揺らぐ＊2 。メダカの性も同様にX、ゲノム時代の今日、
このYを決める遺伝子が分離同定された。

そこでメス（XX)は常にシロメダカに、
オス（XY)はヒメダカになる、

そしてこの遺伝子の支配下で働く遺伝子群を解明することが、
サ

そのように体色を見ればすぐに遺伝型がわかるメダカ系統＊3を使

カナからヒトまで脊椎動物に共通する性分化機構を知ることとされ

えば 揺らぐ性 の機構がわかるだろう。こうして孵化したばかりのている。メダカは今やそのトップスイマーである。

稚魚の飼料のなかに女性ホルモンを混ぜて与えると、遺伝的には（生命理学専攻教授

02

時を 語 るもの

ほり

ひろし

堀

寛）

や まもととき お

山本時男（1906-1977）

理のエッセイ◎ジャック・ガリグ 多元数理科学専攻助教授

元名古屋大学理学部教授、元名古屋大学理学部教授
日本学士院賞
本学士院賞(1976)(1976)◆ 写真の説明
山本のこれらの研究は実に根気と丹念さによって行われた。長い世代にわたるメダカを自ら多数飼育し、
特に春から夏にかけての繁殖季プログラムにはバグがつきもの？
我々の生活の中で、コンピュータ・プログラムが数え切れないほど多くのところで動いている。エレベーター、
自動改札機、
飛行機、
銀行、
炊飯器、
そしてパソコン。役割と重要性

節には、屋外の飼育場所で長時間の作業をはさまざまであるが、ちゃんと正しく動いているのか、とふっと思ったりする。パソコンの場合続けていた。現在は理学館の建物に置き換では問題はかなり深刻だ。プログラムが突然暴走したり、画面が真っ青になったり、とはら

わり昔の面影はないが、あのあたりはかつて

はらさせられる。こんなもの使わせて恥ずかしく思わないのか。飛行機で使われているの広い草むらの圃場で、そこが山本の作業場であった。そこに直径約60cm大の常滑焼きのもそう変わらないものだと思うと怖くなる。

スイレン鉢（写真は当時のもの）
を数百個も並プログラマーが恥ずかしいと思わないのは、多分「プログラムにはバグがつきもの」だと

べ、水換え、餌やりに明け暮れた。陶器の鉢思っているからだろう。では、
なぜ飛行機が落ちないのか。それはバグが必ずあると知っがメダカにやさしいためである。それが終わると研究室よりはむしろ今池のスギウラという名ているので、3つの違うプログラムを同時に動かして、正しい答えを多数決で決めているか

曲喫茶に入り浸り、もっぱら論文作成に集中しらだ。エレベーターや自動改札機はなぜ止まらないのか。それはやっていることが単純で、た。店には山本用の特別席とメダカ模様の灰

完全にテストできるからだろう。バグがいやなら、機能を削るしかないという論法になる。

皿まで用意されていたという。写真＊4は山本が性転換につかったメダカでメス（左）が白く、オス（右）は緋（あか）い。緋色の遺伝子とオス

確かに、複数の入力を取るプログラムでは、
すべての場合をテストしようとすると、
テストの数が指数的に増えていくので、完全なテストは単純なものにしか使えなさそうだ。
しかし、決定遺伝子は強く連鎖しており、体色をみれ

本当にすべての具体的な場合をテストしないといけないのか。プログラムは命令の集まり

ばオスメスがわかる。その染色体上の連鎖をだが、各命令の動きはテストしなくてもわかる。論理規則を用いて、小さな単位に集まった交配によって確認した、
その手順を示したの命令が期待通りの動きをしていることも証明できる。同様に、プログラム全体の期待していが本の図である。

る動きを形式的に記述すれば、論理規則によってプログラムの動きが期待と一致していることも証明できる。この証明がバグのないことを保証する。
証明の規模が大きいときには、論理規則の使い方の人為的過ちを避けるため、
計算機＊1

疎開：戦火を逃れて都会から田舎に転居すること。あるいは被災後に転居すること。
＊2

揺らぐ性：私たちが男になるか、
揺女になるのか。
ヒトの場合
場合は親から来たXとYという性染色体
性染色体の組み合
わせが重要重要で、まずはそれに従い性は決まる。XX
XXの組み合わせなら女性
女性、
XYであれば男性である。
しかし発生過程でこの性もホルモンなどの外因や別の遺伝的な内因により揺らぎ、
不完全な性になることが知られで証明を行うことになる。この方式はすでに飛行機やペースメーカーなど、
高い安全性が求められているところで使われている。今後、もっと多くのものに広がるとバグが少なくなる
はずだが、理論的な理由から証明の構築を完全に自動化することは不可能なので、証明をつくるのにかなりの労力を要する。そのため、この方法はまだ一般のプログラムでは普及していない。
数理論理学などの研究によって、正しさの一部を自動的に証明する体系や、証明の作成ている。最近では環境ホルモンの影響などで、この性も二次的に揺らいでしまうことがよく知られている。
＊3を支援する方法が強化されていくが、それでも普通のプログラムにはまだまだバグがつきもの？

性染色体Xの上には劣性の緋色遺伝子を、Y染色体の上には優性の緋色遺伝子をもつ系統（名前は色体
drR）を使う。drRのメスはXXだが緋色遺伝子は劣性なのでシロ、XYはオスになるがYが優性の緋色遺伝子をもつので緋（あか）いヒメダカになる。
＊4

drRメダカ：写真提供はナショナルバイオリソース

プロッジェクト：メダカ（NBRP-Medaka http://shigen.lab.nig.ac.jp/medaka/）

Jacques Garrigue
多元数理科学専攻助教授。1971年フランス生まれ。パリ高等師範学校卒業生。1992年渡日。1995年東京大学大学院理学系研究科
博士課程修了。理学博士（東京大学）。専門はプログラミング言語の基礎理論、とくに型システムに興味を持っている。関数型プログラ
ミング言語Objective Camlの開発にも携っている。

理 の エッセイ

philosophia - No.8 April 2005

03

特集

理 学 懇 話 会 より

素粒 子 世界を歩く
三 田 一 郎 素粒子宇宙物理学専攻教授
なにが世界をつくっているのか。素粒子物理学はこんな素朴な疑問から始まった。
20世紀初頭に確立された相対論と量子論によって原子構造の解明が進み、次々と新たな素粒子が私たちの前に姿を現した。
まだ見ぬ素粒子の世界へ迫ろうとする研究の最前線では、素粒子を支配している法則や階層構造の仕組みについて、さまざまな成果が上げられている。これまでに何がわかったのか。今、何がわからないのか。
三田一郎教授に素粒子物理の歴史をたどってもらった。
（2004年11月30日、第8回理学部懇話会より）Ichiro Sanda

1944年生まれ。1969年プリンストン大学大学院博士課程修了。Ph.D. 専門は素粒子論。ロックフェラー大学準教授などを経て、1992年より現職。1980年、当時未発見であったB中間子の存在を予測して、100%近いCP非保存が存在することを予言。

素粒子を見る

クォークの発見

素粒子物理学を一言で表せば、「素粒子を見

この時期、サイクロトロンという加速器が発明

π中間子が見つかった後、いろいろな素粒子る」学問ということになります。素粒子が「見える」

されます。原理はきわめて簡単です。交流電源

がぞくぞくと発見されました。そのなかに特に、Kようになったのは、霧箱の発見からです。水やアがあって、荷電粒子の軌道にあわせてプラスに

中間子などの奇妙（ストレンジ）なふるまいをする

ルコールの蒸気を飽和状態に置き、α線を出すなったりマイナスになるので、粒子がまわっている

ものがあります。これらの粒子は宇宙線のなかに

放射性物質をあてると、α線は電荷をもっていま

うちに電圧で加速されてエネルギーを得て飛びまれに見つかり、
多くの場合、一対のV字型の軌

すから、まわりに気体分子が凝縮して軌跡が見出していくというものです。ロレンスが1931年にコ跡を残します。いつも対で生成されることから、
こえる、
これが素粒子を「見た」最初です。霧箱のインの大きさのサイクロトロンをつくることに成功し、れらの粒子はある保存量を運ぶと考えられます。

発見によって、
ウイルソンが1927年にノーベル賞

9年後にはさらに大きなものをつくりました。加速ゲルマンはこれをストレンジネスと名付けました。

をうけました。霧箱を用いることで、宇宙から素粒器が大きくなるにつれて、素粒子物理学者の夢

ところが、V字型の軌跡を残して崩壊するときに子が降ってくることがヘスによって発見されました。

はどんどん大きくなります。
「力とは何か」「物質

はストレンジネスは保存しない。霧箱のなかを数

さらに、電子の反粒子、すなわち、陽電子が発見

の根源は何か」「もっとも基本的な理論を探してセンチも走ってから崩壊することから、寿命は非されました。反粒子はディラックが理論的に予言し、理解したい」「自然の秩序を全部理解したい」と常に長い。中性子のβ崩壊やπ中間子の崩壊とアンダーソンが実験で検証しました。測定器はさいった根源的なテーマを追求するようになりました。

同程度になります。これらの崩壊は「電磁力」やらに発展し、
霧箱の他に泡箱＊1や原子核乾板＊2

ただし、
この加速器開発の時期は人類の負の遺「強い力（核力）」とは別の「弱い力」によって引も用いられるようになります。湯川秀樹先生が核産である第二次世界大戦に重なっており、マン

き起こされるのです。
「弱い力」では、他の力で力を説明するためにその存在を予言したπ中間ハッタン計画など軍事的な開発の恩恵をうけて、は保たれる保存量や対称性が、しばしば破れます。

子は、1947年にパウエルによって、原子核乾板を

その後の加速器の開発や高エネルギー物理学

パリティ非保存がその典型例です。

用いて発見されています。

の発展があったことも忘れてはなりません。

04 特 集 ＿ 理 学 懇 話 会 より

これらたくさんの素粒子を統一的に理解するきる。そういうものは陽子の他に7種類あることにたボトムクォークは1977年にレーダーマンによって、したのは名古屋大学の坂田昌一 です。私のなります。
さらに10種類の粒子も別に存在するこ

トップクォークは1995年にフェルミ国立研究所の所属する素粒子論研究室の創立者である坂田とになります。ゲルマンはそのうちの1つ、まだ見

テバトロンという加速器で、それぞれ発見されて
います。

ために、
基本粒子による複合模型を最初に提唱＊3

先生は、電荷１の陽子、
電荷ゼロの中性子にストつかっていない粒子をオメガ
（Ω）
と名付け、
その

レンジネス１のラムダ粒子を加えた３つを基本粒質量を予言しました。実験で探してみると確かに

当初、多くの素粒子論研究者はクォークの存子として、他の素粒子はこれらの複合状態であ存在しました。ゲルマンはこの研究により1969年

在を信じていませんでした。提唱者のゲルマン自るとする素粒子模型をつくって世界に提唱しまにノーベル賞を受賞しました。

身も、「キジの肉を使ったグルメな料理の1つとして、した。これが坂田模型です。ただし、
詳しく調べ

現在では、
クォークはさらに３種類あることがわ

キジの肉の間に子羊の肉のスライスをはさんでてみるとうまくいきませんでした。ゲルマンは、
もっかっています。チャームクォーク（c）、
ボトムクォー

料理をする。するとおいしいキジの肉の料理がと不思議な基本粒子を考えました。アップクォーク（b）、
トップクォーク（t）です。チャームクォークはできる。でも子羊の肉は食べないで捨ててしまう。

ク（u）、
ダウンクォーク（d）、
さらにもう1つ、ストレン

リヒターとティンによって発見されました（1974−76）。

クォークも同じようなものだ。数学的にクォークを

＊5

ジクォーク
（s）
です。これらの粒子は陽子の電荷

これに先立って、
名大物理学教室の丹生潔 は、使って計算して、その答えをとっておいてから、クに比べて3分の2とかマイナス3分の1とか、半端

この4つめのチャームクォークの存在を宇宙線実ォークは捨てるのだ」と、彼の本に明確に書いてな電荷を持っている。ゲルマンがいうには、3つの験で確認していました。ボトムクォークとトップクォ

います。

＊4

＊6

＊7

一方、
日本の名古屋大学ではもともと坂田先

クォーク と3つの反クォークから9個のメソンがでークの存在は、
小林誠 、
益川敏英 によって理きるはずなのですが、それまでに見つかっていた論的に予言されました。
「弱い力」の示すCP対

生が複合模型を提唱していましたし、
丹生先生

中間子は、
π中間子やK中間子など9個ありました。

称性の破れという性質が、6種類のクォークの存が4番目のチャームクォークを実験で確認していまた3つのクォークから陽子ができているとすると、在を仮定することで自然に説明できることを発見ました。そういう環境で大学院をすごした益川さ

中性子も3つのクォークの異なる組み合わせででしたのです（小林・益川理論、
1973）。予言されんと小林さんは、
その後、京都大学で、5番目、6番目のクォークを仮定したCP対称性の破れの理論をつくったのです。当時、クォークに懐疑的だ
ったアメリカで行われていた研究は現在ほとんど使われません。その一方で、小林・益川理論は世界中の研究者に使われています。そういう意
味で、彼らの研究はオンリーワンであったことがあらためてわかります。

＊1 泡箱
急激な減圧によって過熱状態になったある種の液体を荷電粒子が通過すると、液体は局所的に加熱され、泡を生ずる。この原理
を用いて粒子の飛跡を観測する装置。1952年、グラサーによって発明された。
＊2 原子核乾板
荷電粒子の通過によって、現像可能な臭化銀の結晶粒を形成させ、粒子の飛跡を記録する特別な写真乾板。
＊3 坂田昌一(1911-1970)
元名古屋大学教授（本誌第2号P.2参照）。
＊4 クォーク
クォークの名前は、
J.ジョイス著の「フィネガンズ・フェイク」に現れる鳥の鳴き声から、ゲルマンによって名付けられた。
＊5 丹生潔（1925-）
名古屋大学名誉教授。原子核乾板を用いた宇宙線実験を推進し、
X粒子（現チャーム粒子）を発見。名古屋大学に基本粒子（F）研を創設し、同粒子の性質解明を行った。
＊6 小林誠（1944-）
高エネルギー加速器研究機構、原子核研究所所長（本誌第2号
P.21参照）。
＊7 益川敏英（1940-）
京都産業大学教授。京都大学名誉教授（本誌第2号P.21参照）。

philosophia - No.8 April 2005

05

特集

理 学 懇 話 会 より

図1 クォークの混合を与える小林・益川行列
ユニタリー行列のであるため、行列要素にVudV*ub+Vcd V*cb+Vtd V*tb = 0などの関係があり、三角形を用いて図示することができる。三角形の内角φ3がCP対称性の破れをあたえる複素数位相を表す。実験値はφ3＝60°±14°。

図3 B中間子−反B中間子の混合
衝突する電子と陽電子のエネルギーがわずかに異なるように加速器が設計されているため、生成された２つのB中間子が崩壊するまでの時
間（位置）がずれる。先に青丸内で崩壊した粒− トレンジクォークを含む）
子は、この点からK（スが生成されていることから、
B中間子（ボトムクォ
ークを含む）と同定される。
もう１つの粒子はこの時刻で反B中間子（反ボトムクォークを含む）でなければならないが、その後、赤丸内で崩壊す
るまでの時間（Δt）の間に、
CP非対称性の効果
でB中間子になったり、反B中間子になったりする。

0.1cm

図4 CP非対称性の測定
CP対称性の破れの効果により、時間Δt後にB
中間子（青線）であるか、
反B中間子（赤線）であるかによって崩壊する確率が異なる。この青線と赤線のずれからCP非対称性を測定する。

10 cm

図2 B中間子の崩壊
高エネルギーの電子と陽電子を衝突させて生成されたB中間子と反B中間子が崩壊する様子。
崩壊過程が次のように完全に再構成された事例。

B中間子系のCP対称性の破れ
ニュートンの力学の法則とマックスウェルの電ぜるときのズレとして生じます。ところが、6種類れませんでしたが、10年くらいしてみると、米国、
ド

磁気学の法則に従う、電荷をもった粒子の運動は、以上のクォークが存在すると、
この 回転差 行

イツ、
日本の3つの研究所で私の提案した実験を鏡に映したとしても同じ法則に従っていて矛盾

列に複素数の位相が残ります。これがCP対称始めました。
ドイツの試みは頓挫し、スタンフォードがありません。これがパリティ（P）対称性です。

性を破る効果を生じるのです（図１参照）。

のBaBar（ババール）と高エネルギー研のBelle（ベ

電荷を逆符号にしても、電磁場も逆転すれば、やK中間子の反応では、CP対称性の破れは、

ル）とが競って5年かかって加速器を建設し、測定

はり、矛盾がありません。これが荷電共役（C）対

大きくても0.2%程度であることがわかっていました。

を行い、2001年に両者同時にB中間子系のCP対称性です。
これを合わせたものがCP対称性です。

小林・益川理論でもこの程度の大きさになること

称性の大きな破れを発見しました
（図２、
図3、
図４

量子力学では粒子に伴う波の振幅は複素数をが裏付けられます。

参照）。Belleは、全部で200人以上が参加する国使って表し、CP変換は 複素共役をとる 操作

これに対して、
私は、
小林・益川理論によっても際共同研究です。名大物理学教室の大島隆義＊8になります。面白いことに、素粒子の「弱い力」のボトムクォークを含むB中間子の反応であれば、教授のグループもここでいっしょに研究しています。

作用では、
このCP対称性が成り立たないのです。

CP対称性の破れが70％にもなることを、
1980年

クローニンとフリッチは1964年にストレンジクォークに予言しました。予言するというのはある意味でを含むK中間子が崩壊するとき、
CP対称性の破賭けのようなものなのですが、ボトムクォークを含６種類のクォークは、電荷が2/3のものと−1/3

れが存在することを発見したのです。小林・益む中間子が発見される以前に、理論的に予言でのものをペアにして、3世代と数えます。電子とニ川理論は、このCP対称性の破れを理論的に裏きたことはうれしかったですね。

ュートリノもペアになります。これと同種のものは何 がわかっていないのか ?

付けることができます。この理論で中心的な役

この予想が本当かどうか、実験で確認したい

レプトン＊9とよばれ、やはり、3世代あります。2世代割を果たす小林・益川（KM）行列は、クォーク間と考えた私は、加速器のある研究所に行っては

目はミューオンとミューニュートリノ、
3世代目はタウの混合を表すものです。電荷の同じt、c、uの組

B中間子の世界でCP非対称性を測定する実験

オンとタウニュートリノです。タウニュートリノはとb、s、dの組それぞれのクォークを 回転 で混を提案しました。当時はどの研究所もとりあってく

2000年に名大物理学教室の丹羽公雄＊10教授

06 特 集 ＿ 理 学 懇 話 会 より

素

粒

子

論

研

究

の

霧箱による荷電粒子の軌跡の観測（C.T.R.ウィルソン）1911
1911-12 宇宙線の発見（V.F.ヘス）
サイクロトロンの発明（E.O.ローレンス）
1931
陽電子の発見（C.D.アンダーソン）
1932
核力の中間子論（湯川秀樹）
1935
1939-45 第二次世界大戦
マンハッタン計画
1942
1947 π中間子の発見（G.F.パウエル）
ハドロン複合模型の提案（坂田昌一）
1956

1964

小

史

1927ノーベル賞受賞
1936ノーベル賞受賞
1939ノーベル賞受賞
1936ノーベル賞受賞
1949ノーベル賞受賞＊9 レプトン
電子やニュートリノなど、「強い力」の作用をうけない素粒子の総称。
レプトンはギリシャ語で「軽い粒子」の意味。
＊10 丹羽公雄（1946-）
素粒子宇宙物理学専攻教授。基本粒子（F）研を率い、最先端の原子核乾板、
飛跡全自動解析装置を用いて、2000年にタウニュ
ートリノの直接検出を達成する。現在、スイスCERN研究所と共同で長基線ニュートリノ振動実験（OPERA）
を押し進める。

パリティ（P）対称性の非保存の発見（C.N.ヤン、T.D.リー）

1957ノーベル賞受賞

電荷共役−パリティ（CP）対称性の非保存の発見（J.W.クローニン、V.L.フィッチ）

1980ノーベル賞受賞

クォーク（アップ(u),ダウン(d),ストレンジ(s)-クォーク）模型の提唱（M.ゲルマン）

1969ノーベル賞受賞

1967-73 陽子と重水素核による電子の深部非弾性散乱の研究（J.I.フリードマン、H.W.ケンドール、R.E.テイラー） 1990ノーベル賞受賞＊11 超弦理論・M理論
弦（ひも）や膜（ブレーン）のさまざまな振動状態を用いて、素粒子の種類や相互作用の統一的な理解を試みる理論。
とくに、重力子の量子的な運動が矛盾なく記述できるため、
量子重力理論の候補として精力的に研究されている。代数幾何学など現代数学との関連も深い（本誌第7号P.8参照）。

宇宙線中でのX粒子（チャーム(c)-クォークの中間子）の発見（丹生潔）
1971
小林・益川理論の提案と３世代クォークの存在の予言（小林誠、益川敏英）
1973
1974-76 J／ψ粒子（チャーム(c)-クォーク）の発見（B.リクター、S.C.C.ティン）
B中間子系における大きなCP対称性の破れを予言（三田一郎、I.I.ビギ）
1977

1976ノーベル賞受賞

Υ粒子（ボトム(b)-クォーク）の発見（L.M.レーダーマン）

1987
1995
1998
2000
2001

＊8 大島隆義（1946-）
素粒子宇宙物理学専攻教授。米国ロチェスター大学研究員、
東
京大学原子核研究所助手、
高エネルギー物理学研究所助教授を経て、1995年より現職。高エネルギー素粒子物理学（N）研を率い、
KEK BファクトリーのBelle検出器の開発に参画。現在、タウレプトンに関わる実験・解析を精力的に行い、素粒子標準模型を超えるフレーバー数非保存事象の探求を進める。

2002ノーベル賞受賞

カミオカンデによる宇宙ニュートリノ検出（小柴昌俊）
トップ(t)-クォークの発見（テバトロン、
フェルミ国立研究所）
スーパーカミオカンデによる大気ニュートリノ混合の発見（戸塚洋二）
タウ・ニュートリノ（ντ）の発見（丹羽公雄、名古屋大学F研グループ）

KEK BファクトリーでのB中間子系における大きなCP対称性の破れの発見（大島隆義、名古屋大学N研グループ）＊12 ヒッグス粒子
素粒子標準理論の仮説によれば、
現在知られている素粒子の質
量は、
いずれも、
真空中に一様に分布するヒッグス場の効果で生じたものと考えられている。
ヒッグス粒子は、
この場の揺らぎによって生成される。
ヒッグス粒子の発見によって、この質量起源の仮説を検証することができる。
＊13 超対称性粒子
素粒子には、同種の粒子が複数存在するときのふるまいに応じて、フェルミオンとボソンとよばれる異なる2つの種類がある。
ところが、
超対称性とよばれる変換操作によれば、
このフェルミオンとボソンを結びつけることができる。
このとき、フェルミオンにはボソンの、
ボソンにはフェルミオンのパートナーが存在することになる。現在知られている素粒子に対する仮想的なパートナーを超対称性粒子とよぶ。

のグループによって発見されました。30年間だれ

ギーの世界では、力はもともと一種類しかなく、
ク

超対称粒子＊13などがみつかると期待されています。

もタウニュートリノをつかまえることができなかったォークとレプトンも同じ素粒子の一部だったと考その後の計画として期待されているものに線形

ものを、
名古屋大学のユニークなオンリーワンのえるのです。新たに 超対称性粒子 を導入す加速器があります。今までの円形の加速器は、技術でつかまえたということです。これで役者がると、実際、3つの力の結合定数がよい近似で一加速中に電子が大きく曲げられるので、光を放そろったわけです。

致するのです。
「重力」
も含めた統一を狙う超弦

射して、どうしてもエネルギーがむだになります。

ではなぜ３世代の素粒子が存在するのか。こ＊11

理論・M理論 も研究されています。

真っ直ぐに加速すればそういうことがありません。

れはわかっていません。また、クォークやレプトン

ただ、
超弦理論の研究について気になってい

だいたい10kmで500GeVの加速器をつくる計の質量もまちまちです。ニュートリノは1エレクトロ

ることがあります。素粒子理論を研究しようと大画で、100億ドルくらいかかります。この計画は世ンボルト以下の小さな質量をもつと考えられてい学院に入ってくる若者の多くが、「超弦理論をや界的な共同研究ですが、それにのって成果を出ますが、トップクォークはその約1兆倍です。なぜりたい」
とか「重力の量子論をやりたい」というわ

しても羊の群れの一匹に過ぎないことになります。

このような値をとるのか。これもよくわかっていま

けです。
しかし、
そのおかげで若い学生が何人1000人規模の国際共同研究などになれば、ノーせん。素粒子の質量はヒッグス機構とよばれるメもだめになっています。若い研究者は他人の夢

ベル賞ももらえない。私はもっと独自の道を行く

カニズムで生成されるのですが、そこで主役となを見るよりも自分の夢を見てほしい。

べきだと思います。Belleの加速器は、アメリカと同時に建設をスタートしたにもかかわらず、
現在るヒッグス粒子は未発見なのです。
さらに、
なぜ、素粒子には「電磁力」
「強い力」
「弱い力」
と
「重
力」の4つの力が働くのか、4つの力の違いはどうして生じるのか、という問題もあります。
これらの問題はどう解かれるのか。魅力あるアイデアとして大統一理論があります。高エネル
素粒子論研究室ホームページ

オンリーワンをめざ せ！

までに達成された性能はそれをはるかにしのぐも21世紀の高エネルギー実験の展望はどのようのです。小柴昌俊先生のニュートリノ物理学ななものでしょうか。現在、スイスにあるCERN研究

どもだれもやろうとしていなかったことです。すべ

所でLHCという加速器を建設中です。2007年かての研究はオンリーワンをめざすべきである、と＊12ら実験がスタートする予定で、ヒッグス粒子やいうことをお伝えして締めくくりにしたいと思います。

http://www.eken.phys.nagoya-u.ac.jp/
philosophia - No.8 April 200507

理 の 先 端 をいく

I

Shigehiro Yamaguchi

1969年生まれ。1993年京都大学大学院工学研究科修士課程修了。同年、京都大学化学研究所助手。
2003年名古屋大学助教授。2005年より現職。専門は有機合成化学。特に典型元素化合物の機能開拓に焦点を当て、研究を展開。

気的・光学的特性をもつ。では、これらの分子を新しい分子 合 成から
有機エレクトロニクスに挑む
山 口 茂 弘 物質理学専攻教授

有機エレクトロニクスへ応用することを考えた場合、実際にどんな物性が求められるのか。
もちろん各々の局面では細かい要請があるものの、
大きくいえ
ば、
ホール
（正孔）
を運ぶ、
光る、
電子を運ぶ、の３
つの基本特性が挙げられよう。これらの特性において真に優れたものをつくることは、この分野の飛躍的な進歩へとつながる。ここで有機化学が威力を発揮する。

有機エレクトロニクス
典型元素アプローチ

有機エレクトロニクス、あるいは プラスチック

番の魅力は、
やはり有機分子ならではの応用のエレクトロニクスとよばれる分野が、今、世界中で可能性であろう。折り曲げられるフレキシブルディ

有機化学は、
新しい分子を創り出す土台とな

脚光を浴びている。液晶に代わるディスプレイ技

スプレイや、可溶性有機半導体を使ったプリンタ

る学問である。分子の電子状態や、三次元的構術として注目される有機EL（エレクトロルミネッセ

ブル集積回路など、
その可能性はつきない。

造、固体状態での並び方などを考えてデザイン

ンス、
電界発光）素子や、
電子デバイスの新たなスイッチング素子となる有機薄膜トランジスタなどである。有機ELにいたってはすでに携帯電話することにより、望みの特性をもつ分子を創り出分子に求められる特性

すことができる。逆にいえば、
いかに分子をデザ

この分野で主役となるのが、
炭素−炭素不飽

インするかがミソである。筆者らのアプローチは、やデジタルカメラに実用化されている。これまで、

和結合（π結合）がつながったπ電子系分子で有機化学のなかでも、
特にホウ素やケイ素などのシリコンに代表される無機材料が用いられてきたある。
π電子の非局在化＊1により、半導体として典型元素＊2に注目したものである。個々の典型

これらの技術を有機分子に置き換える。その一の性質や可視領域での蛍光といった特異な電元素の特性をうまく生かした分子設計により、従08 理 の 先 端 をいく Ｉ

図1 有機EL素子典型例として三層型構造を示す。各々の有機層の役割は、陽極側からホール（正孔）輸送層、発光層、電子輸送層の3つである。陽極からホール輸送層に注入されたホールと、陰極から電子輸送層に注入された電子とが、発光層内において再結合し一重項励起子が生じる。そこから基底状態に戻る際に放出されるエネルギーが光（蛍光）として得られる。

＊1 π電子の非局在化結合を形成する電子は普通その特定の結合に局在するが、π共役系（π電子系）の場合には、π結合を形成する電子は1つの結合に局在するのではなく、π共役系全体に広がることができる。これを非局在化という。

＊2 典型元素
一般に、典型元素は、
周期表の1、
2、
13〜18族までを指すが、ここでは、13族から16族までの元素に焦点をあてることとする。これらの
元素群は、
電子数、
電気陰性度、
配位数などの点で多様性に富む。

(a)

(b)

＊3 電子輸送材料
電子輸送材料には、電極からの電子の注入のしやすさと高い電子移動度の2つの特性が求められる。このうち、前者の特性は，
材
料の電子親和力と関係づけられる。正孔輸送能をもつ有機材料に比べて、電子輸送能をもつ材料の開発は一般に難しく、
特に、酸素共存下でも安定に電子輸送性を示す化合物は少ない。その開発は、依然この分野のトピックスの1つである。

図3 ラダー型オリゴ（ p -フェニレンビニレン）の蛍光とX線結晶構造＊4 オリゴ（ p -フェニレンビニレン）
有機EL素子に初めて応用された高分子系π共役材料のモデル化合物。その合成法の多様性、簡便性から最も広く研究されてきた材料の1つである。
しかし、そのラダー型誘導体の合成はこれまで報告例がまったくなかった。

来のC、N、Oを中心とする有機化学では実現でール化合物の化学も、ここから始まった。
「なぜ＊4π共役系の1つであるオリゴ（ p -フェニレンビニレン）

きないような新たな機能をもつ分子を創り出すこケイ素だとこんな蛍光を発するのか」という疑問を題材に選び、これを典型元素を含む５員環骨とが可能になる。

から、その電子状態の理解に取り組むなかで、格で固定したラダー型π電子系をデザインした。

電子輸送性という新たな機能が見つかってきた

それらの合成に方法論の開拓から取り組み、
ご

のである。

く最近、
独自に開発したシンプルな環化反応を用

図2 シロールπ電子系（a）
シロールの最低空軌道（LUMO）
における軌道相互作用と（b）
高い電子輸送能をもつ2,5-ビス（ビピリジル）
シロールのLUMO。ケイ素上の2つの環外σ結合（シロール環形成にあずかっていないσ結合）のσ*軌道とジエン部分のπ*軌道との相互作用により、高い電子受容性が実現される。

このアプローチによりこれまで一連のπ電子系分子を合成してきた。その中で、ケイ素を含んだ
５員環であるシロール環を基本構造に用いたπ

このシロール化合物の電子輸送能の発現には、いて環が13個つながったオリゴマー（図３、全長

実は、シロール環内における軌道相互作用が大

約３ナノメートル）
まで合成することに成功した。

料 としてきわめて高い性能をもつことを見いだ

きく寄与している。詳しくは図2を参照されたいが、これまでで最長のラダー型オリゴ（ p -フェニレン

した。その 電子を運ぶ 能力は、世界でもトップ

５員環という骨格に典型元素を組み込むことによビニレン）である。また、
この他にも、硫黄、セレン

電子系分子が、実際に、有機ELの電子輸送材＊3

クラスであり、
すでにELディスプレイへの実用化

り、元素の 個性 が最大限に引き出される。こを含んだヘテロアセン類やホウ素を導入した配も始まっている。研究室発の1つの分子合成がの５員環構造を基本骨格にしたデザインが筆者

位型電子受容性π電子系分子など、いくつかのテクノロジーに発展していく例である。

らの分子設計の特徴となっている。

タイプの 平面ラダー型 π電子系の合成をすすめている。これらは、
まだ世に生み出されたばか

元素の個性をひきだ す

究極の材料をめざし てりのものであり、
その物性評価については現在筆者が、分子の 機能 に魅せられたのは、
実

では、 光る あるいは 電子を運ぶ という特検討中であるが、このアプローチにより、元素のは分子の 光る という性質である。 自分のつく性において究極の分子を創り出すにはどうすれ個性がうまく光・電子特性に反映された「この元った 化合物に、反応チェック用のUVランプを当ばよいのだろうか。1つの考え方は、
π共役が最も素だからこそこんな材料ができる」といえるようなててみる。すると、化合物が実にきれいな光（蛍光）

有効に起こり、
かつ、
分子構造がゆらがないように、分子系の創出につながればと期待している。そを発する。この時に味わえる感動は、
新しい分子

強固にかつ平面に固定されたπ電子系骨格をこから分子を中心とした新たな科学が広がるに合成に携わるものの醍醐味である。上述のシロ創ることである。この考えから、
最もポピュラーなちがいない。

反応有機化学研究室ホームページ

http://www.chem.nagoya-u.ac.jp/˜yamaguchi
philosophia - No.8 April 200509

理 の 先 端 をいく

II

Yasushi Yamaguchi

1955年静岡県生まれ。東北大学大学院理学研究科修了。工業技術院地質調査所、
名古屋大学大学院理学研究科などを経て、2001年より現職。専門は地球科学、
リモートセンシングなど。

リモートセンシングにより
地 球 環 境の変 動を探る
気候変動の将 来 予 測に向けて山口靖

地球環境科学専攻教授

10 理 の 先 端 をいく ＩＩ

リモートセンシングとは？
意味は、
北半球中高緯度の寒冷地域等において、子どものころ、裏山に登って街を眺めた経験のある方は多いであろう。初めて飛行機に乗っ

既存の植物の量（葉の枚数など）が増加していたとき、窓から見下した街や野山が、まるで地図ると同時に、
温暖化により植物の生育期間が長のように見えるのに感激した。さらに高くを飛ぶくなっているということであり、分布域の拡大はあ

人工衛星から地球を眺めると、地球の表情や環

まりないらしい。同様の結果は米国の研究者も境変化などをとらえることができる。人工衛星な報告しており、「緑が濃くなりつつある地球」と表

どにセンサを搭載し、電磁波の反射・放射を用い現している者さえいる。さらに植物が大気中の二酸化炭素を固定する量（純一次生産量）も増て非接触で情報を得る技術をリモートセンシング
図1 アマゾンの入植者による森林伐採の例（Maruyama and Yamaguchi, 2004: データ提供INPE）。約180km四方の範囲を撮影している。

とよぶ。
リモートセンシングは、
観測範囲の広域性、周期的な観測能力などの利点のため、
さまざま

加している
（図3）。森林破壊が憂慮されている
現状からは意外に思われるが、寒冷地域では気温や二酸化炭素濃度の上昇により、植物の生な分野で利用されている。

育条件が向上していると考えれば納得できる。

のためには、大気中の二酸化炭素濃度の予測

本当に森 林は減っているのか？

が不可欠であり、それには植物による二酸化炭

人間による森林破壊や、気候変動による砂漠

気候変動の将来予測に向けて

素吸収量の見積もりが鍵を握っている。

化などにより、
世界の森林は急激に減っていると人為的に放出された二酸化炭素を植物が固このように植物は、気候変動の影響を受ける

いわれている。たとえばアマゾンの入植者による定してきたのであれば、植物の量は増えているだけでなく、炭素循環を通じて温暖化の進行を森林伐採は、衛星からも明瞭にとらえることがでのではないか。
しかし一方で、前述のように森林

ある程度抑制してきたともいえるが、
この効果が

きる
（図1）。森林の植物は、光合成によって大気減少を危惧する声もある。いったい世界全体と今後も有効に働き続けるという保証はない。実は中の二酸化炭素を吸収・固定している。
もし森

して植物は増えているのか、減っているのか。こ森林生態系全体として考えれば、植物による二林が減少しているのなら、大気から植物への炭れを現地調査でコツコツ調べるのは、
対象地域

酸化炭素吸収と同時に、土壌中の微生物による素のフローも減少していることになる。一方、人が広すぎるため不可能である。そこでリモートセ

有機物分解や呼吸によって二酸化炭素が放出

類は、化石燃料の消費によって多量の二酸化ンシングの出番となる。植物の葉は、可視光を強されており、
温暖化の進行によってこれが大幅に炭素を大気中に放出してきた。近年の地球温暖く吸収するが、近赤外線は強く反射する。これを増えるとの予測もある。従って、温暖化で植物が化は、これに起因するとされている。
しかし、
これ衛星から観測することにより、植物の分布や量を増えているから安心だと短絡的に考えるのは、まで放出した二酸化炭素のうち、現在も大気中知ることができる。私たちは、
1980年以降の衛星

間違いである。温暖化の将来予測のためには、に残留している量は約半分にすぎず、残りは陸データを使って植物の変化を調べてみた。

植物を含む生命圏の働きを無視することはでき

域の植物や海洋が吸収したと考えられている。
つまり植物や海洋は、
温暖化の進行をある程度ない。私たちは、
地球システムを構成する地圏、緑 が 濃くなりつ つある地球

大気圏、
水圏、
生命圏の間の相互作用について、抑制してきたといえる。地球温暖化防止が盛ん

結論からいえば、
世界全体としては陸域の植観測結果とモデルを組み合わせて解明を進め、に議論されているが、温暖化の正確な将来予測

物は増えている（図2）。ただし増えているという

気候変動の将来予測につなげたいと考えている。

0

図2 衛星データによる1980年以降の植物の増減の解析結果（Kawabata et al., 2001）。緑色の地域で増加、青色の地域で減少している。特に北半球の中高緯度や熱帯域での増加が目立つ。

地球環境システム学講座ホームページ

600

1200
(gC/m2/yr)

-10.0

0.0

10.0
(gC/m2/yr)

図3 陸域植物による1980年以降の純一次生産量の年平均値（左）と増減（右）（Sasai et al., 2004）。年平均値は熱帯雨林で大きい。世界全体では純一次生産
量も増加していることがわかる。

http://system.eps.nagoya-u.ac.jp/
philosophia - No.8 April 2005

11

講義探検

論 理的思考過程を重視する【 分 子 遺 伝 学 II・3 年 後 期 】

松 本 邦 弘 生命理学専攻教授「昔、生物は嫌いでした」。松本先生の口からと先生は力説し、授業後回収したA4紙を見せ聞かれた言葉だ。生物学の記憶中心の授業形てくれた。そこには先生がいう「学生の、予想も態に嫌悪感を抱いていた先生が、分子生物学

しない、
フレッシュなアイデア」がびっしりと綴られに興味をもつ転機となったのが学部3年生のときていた。
「模範解答を示す前に、学生自身のアイに受けた授業だという。この話を聞くと、その授デアを書いてもらう」と先生は言う。
「レールにの業がどのようなものだったのか、だれもが興味をってない学生一人ひとりのアイデアが、非常に斬抱くだろう。今回、松本先生の授業に参加した新で面白い」と先生は語った。

私にはそれが容易に想像できる。

無論、「面白い」のは先生だけではないようだ。

講義の題目は「分子遺伝学」。あるシグナル

授業が終わって、学生たちに感想を聞いてみると、があってそれを受け取るアンテナがある。アンテ「面白いです」「楽しい」「教科書では学べない」

ナを介したかたちでシグナル情報が変換され、「将来の研究につながる」といった声を聞くこと

核に伝わり、
どのような応答が起こるか、という話を、ができた。

アフリカツメガエルなどの実験動物の研究から「対等なディスカッション」はときに学生にとって得られたさまざまなシグナル伝達経路の代表例

負担になるのでは、という危惧したことはまったくを使って紹介する講義である。

の杞憂に過ぎず、教室全体が「面白さ」を共有

授業中に必要な専門知識の量はわずかだとしていた。この授業が、単に知識を与えるだけのいう。授業は、先生の質問に対し指名された学授業ならば、
このような「面白さ」は成立していな

生が解答するという対話形式で行われている。

いだろう。ここに私は、「真にインタラクティブな授

ここで先生はつねに学生に対し、
自身と
「対等な

業」を体験することができたと断言できる。学部

ディスカッション」を要求していた。分子生物学は時代に松本先生が受けた感銘は、今も先生自

論理的思考過程を重視する。知識のみに頼っ

身の授業に息づいている。

た模範解答は必要とされない。そのことが、授業（取材・植松大輔

物質理学専攻博士前期課程2年）

前に白紙のA4紙を配布することに表れている。
「成績とサイエンスのセンスは必ずしも一致しない」

Kunihiro Matsumoto

生体応答論グループホームページ

12

講議探検

1951年生まれ。アメリカのDNAX分子生物研究所主任研究員などを経て、1990年より現職。専門は分子遺伝学。現在の研究テーマは増殖・発生・分化を制御するシグナル伝達機構。

http://bunshi3.bio.nagoya-u.ac.jp/bunshi6/website/風 景のようなオフィスアワー
【カフェ・ダヴィッド】
理学部館内の壁や扉に、何かアートのような

在して．
．
．
」
と定義を覚えさせるだけではなく、なぜポスターが貼られている。
「カフェ・ダヴィッド」。そそう定義するかを説明することによりその概念をれはコーヒーなどを飲ませる喫茶店のような空間教えている。

を想像させる。実際「カフェ・ダヴィッド」は、
多元

多くの人にとって数学を学ぶことのイメージは、

数理科学研究科の建物の2階のヒルベルトスペ

数式が羅列された参考書を片手に一人で黙々ースとよばれる場所で行われる、2003年度からと机に向かって･･･というものではないだろうか。

始まった、教員やティーチングアシスタントを交え「数学の理論は本や論文から学ぶことも可能でたオフィスアワーである。オフィスアワーは教員がすが、専門家から直接話を聞くことにより、その学生の質問や相談に応ずるための決まった時理論の意味や意義など、本質的な考え方を教わ

間を設ける制度であり、普通、学生が各先生のることができます」と、坂内先生は人との交流に研究室を訪れるという形式で行われるが、学生より学ぶことをとても大切に考えている。
「カフェ・にしてみれば敷居の高さを感じ、入りづらいといダヴィッド」の意義はまさにそこにある。

う気持ちをもつことは否めない。
「目的はだれでもでは、
オフィスアワーの様子についてふれよう。

気軽に質問のできる空間をつくることでした。今

ティーチングアシスタントたちがコーヒーを用意しでは学部1年生から博士課程の学生に至るまでて待っていると、学生がすーっと入ってきてご飯の縦のつながりを生み、質問を受ける自分にとっを食べたり本を読んだりくつろぎ始めた。そして、ても刺激となる場になっています」。カフェ・ダヴィ

どちらからでもなく質疑応答が繰り返されるようッドの発案者である坂内先生は語る。

になり、最終的には狭い空間に人があふれていた。

数理学科では、数学の基本的な考え方を確

私はこの状況に驚きもあったが、とてもうらやまし

実に身につけさせるため、教え方にさまざまな工く感じた。先輩、
あるいは、後輩と議論し合うこと夫を凝らしている。坂内先生が担当されているのできるこの貴重な場が他の分野でも広く普及

学部の演習でも、例えば、学部1年生時に大学していくためにも、数理学科にお立ち寄りの際は数学の最初の壁となるであろう「ε-δ」証明法にのぞいてみてはどうだろうか。

関して、「任意のε>0 に対して、ある δ >0 が存

Kenichi Bannai

カフェ・ダヴィッドホームページ

坂 内 健 一 多元数理科学専攻助手（取材・森隆雄

物質理学専攻博士前期課程1年）

1972年生まれ。専門は整数論、その中でも幾何学的な直感を大事にする「数論幾何学」である。現在は、
L−関数、
テータ関数やポリログ関数など、整数論に現れるさまざまな特殊関数の整数論的な性質を調べることに興味をもっている。

http://www.math.nagoya-u.ac.jp/ja/education/2005/cafe-david
philosophia - No.8 April 2005

13

特別企画

理学は地震になにができるのか？
安 藤 雅 孝 附属地震火山･防災研究センター長＜インタビュアー＞

山口

Masataka Ando

勝 NHKアナウンサー

附属地震火山・防災研究センター長。1943年生まれ。
1974年理学博士（東京大学）。京都大学を経て、2000年より現職。

昨年10月23日の新潟県中越地震、
同じく12月26日のスマトラ沖地震と大きな被害を出した地震災害が続いている。
そこで本誌では環境学研究科附属地震火山･防災研究センター長である安藤雅孝教授を招いて特別理学懇話会を開催した。
聞き手であるNHKアナウンサーの山口勝さんは、環境、防災、科学技術と社会をテーマにさまざまな番組のキャスターを務めておられているほか、
本学環境学研究科において博士（環境学）を取得している。
地震研究の最前線や東海地震の予知について活発な議論が展開された。

（2004年12月16日、特別理学懇話会より）

14 特 別 企 画 ＿ 理 学 は 地 震 になにが できるの か？

中 越地震は予測できたか？
山口 まずは新潟県中越地震についてお話をは7枚の大きなものといくつかの小さなものが組お聞きしたいと思います。実は私も、新潟中越地

みあわされたもので、それぞれは1年に1〜10cm

震のあと、「クローズアップ現代」と「NHKスペシの早さで異なった方向に動いています。これがャル」の番組取材を行いました。番組では、今回

プレートテクトニクスという考え方です。プレートには強い余震がなぜたくさん起きるのかという問題

は、大陸をのせている大陸プレートと、海底にあに対して、地震があった地層は新しく柔らかいのる海洋プレートとがあり、大陸プレートの方が海で1回の地震で歪みが開放されないため、何回

洋プレートよりも軽くできています。それぞれのプ

も地震が起きるのではないか、という仮説をたて

新潟県中越地震で半壊した商店

レートがぶつかり合うことで、重い方が軽い方にて説明をしました。

いなかった」「地震がないところだ」といっておら

もぐり込み、
このため山脈をつくられたり地震が安藤

新潟県中越地震は、
マグニチュード6.8、れましたが、
実際には、ユーラシアプレートと北米起こったりします。

土曜日の夕方5時56分に起きました。マグニチュ

プレートが幅広くぶつかりあっている境界にあた山口

ード6以上の余震が４回起きていますが、これはり、「歪み集中帯」と呼ばれているところにありま

内陸直下型地震という言葉もよく耳にするとも思マグニチュード6.8の地震としては非常に珍しいした。歪み集中帯は日本海東縁から新潟へ入り、いますが。

地震の種類としてプレート境界型地震や岐阜県の北あたりをとおり、神戸へ続いているよ安藤 プレートとプレートがぶつかり合って歪み

観測されました。本震は小平尾断層という断層うです。現在、日本中にはGPSが1200点設置さがたまり、一気にエネルギーが放出されるのがプの上で発生しました。全国の大学がいっせいにれていますが、これを解析することで歪み集中

レート境界型地震です。南海地震や東南海地震、余震観測をしてわかったのですが、1本の断層帯の位置がわかってきました。このような場所に

東海地震はこのプレート境界型地震です。このことです。兵庫県南部地震以来、震度７も初めてお び ろうが動くとその真横でまた他の断層が動き出すと当たりますから地震が起きることはわかっていま

地震は地震の揺れとともに津波の被害が心配さいうことで、
複雑な断層運動をしました。兵庫県

した。

れます。
もう1つの内陸直下型地震はプレートの南部地震では、大きい余震がほとんどありません

歪みがプレート内にある断層で放出されるもので、でしたが、こういう地震も起きるということを知って

なぜ 地震は起こるのか？

おく必要があります。

山口

山口 このあたりは地震が起こることが予測で震の起こるメカニズムを説明していただけますか。

しての規模は小さくなりますが、震源から近いた

きていたのでしょうか。

安藤

め被害は大きくなり、
予測がむずかしいのも大き安藤

100kmほどの岩盤でおおわれています。プレート

地元の方は「地震が起きるなんて思って

北アメリカプレート

ファン・デ・フーカ
プレート
カリブプレート
ココスプレート

太平洋
プレート

今、
プレートという言葉が出ましたが、地地球の表面はプレートとよばれる厚さ

ユーラシアプレート

アラビア
プレート

兵庫県南部地震や新潟県中越地震がこれにあたります。プレート境界型地震に比べると地震とな特徴です。

北アメリカ
プレート

内陸直下型地震

フィリピン海
プレート

太平洋
プレート

プレート境界型地震

圧縮力

アフリカ
プレート
ナスカ
プレート

南アメリカ
プレート

インド・オーストラリア
プレート

スコシアプレート

南極プレート図1 プレートにおおわれた地球図2 プレート境界型地震と内陸直下型地震

philosophia - No.8 April 2005

15

特別企画

注目集める南海トラフ
山口

次に東海地震についてお聞きします。

1960年代70年代にいわれた駿河湾地震と、この数年間でいわれている東海地震とは、その地震像がずいぶん変わってきていると思います。具体的には東海地震だけでなく、
東南海地震、
南
東海地震

海地震を含めた、
駿河湾から紀州沖につづく南東南海地震

海トラフが震源として注目されるようになってきました。
安藤

昭和19年12月7日に東南海地震が起こり50.0人 ／km 2以下 under
50.0〜 100.0
100.0〜 200.0
200.0〜 300.0
300.0〜 500.0
500.0〜 1000.0
1000.0〜 5000.0
5000.0人 ／km 2以上 and over

南海地震ました。和歌山県新宮市付近から最初の断層
面上の破壊がはじまり、ジェット旅客機の10倍くらいの速さでその破壊が北西に進みますが、駿

図3

人口密度分布図（総務省統計局）の上に描いた東海・東南海・南海地震の震源域（推定）

河湾の手前で止まってしまいました。東海地震が危惧された要因はここにあります。この地震の

安藤

2年後、
昭和21年12月21日には南海地震が起き

昭和19年地震直前にたまたま測量してつかめ

ついて考える必要がありますね。

ています。過去、
南海トラフでは2年以内に連動たデータを基本にして考えられたものです。
しか安藤

して地震が起こっていることがわかっています。

し、それは測量の誤差かもしれない。本当に地に疑問をもっています。それよりも南海トラフ全体

東海地震を予知できるというシナリオは、位置づけている、ということを知った上で地震に

私は、東海地震が単独で起きるかどうか

前回の東南海地震の時には、それと連動するよ

震の前兆なのかどうかは判定ができないのです。

を観測することが大切だと考えています。

うなかたちで東海地震はなかった。ですから、
60

私が考える東海地震を予知できる確率は、甘く

山口

年も経って東海地震が単独で起きるのか正直

見て6％くらいで、
あとの94％は無理ではないで

南海トラフを対象とした海底の地殻変動の測定のところわかりません。

しょうか。地震予知をもとに防災計画をたててはもそうした考えがもとになったものですね。

附属地震火山･防災研究センターによる大規模地震対策特別措置法は、
この東いけないと思います。地震防災は、予知できたら安藤

海地震を想定してつくられた法律ですね。我々どうするかではなく、地震が起きたらどうするかには1200点のGPSで常時監視されていますが、大

一般市民は「予知できるなら予知してほしい」と力を入れるべきではないでしょうか。

きな地震の震源域となる海底の観測は空白のまつい思ってしまいますが。

山口までした。これをカバーするためキネマティック

山口

図4

海底地殻変動観測概念図（「ニュートン」2002年6月号掲載）

16 特 別 企 画 ＿ 理 学 は 地 震 になにが できるの か？

専門家がこういうスタンスで東海地震をええ、そうです。日本列島の地殻の動き

GPSと超音波測定法を組み合わせて海底の動安藤きを探っています。

もう1つの発見はつくばにある防災科学技術研

南海トラフでは数10kmオーダーですね。

究所によるもので、深さ30〜40キロメートルの地

アスぺリティと低周波微動点で深部低周波微動を見つけました。地表から山口

30〜40キロメートルというのはちょうど巨大地震

現在の地震学の最前線というどんなことになるのでしょうか。

の断層の一番深いところにあたります。深部低安藤

1つはアスぺリティがあります。アスペリテ

周波微動は微弱な信号のため、深さ100ｍとか

ィとは突起という意味で、地震学では固着域とか200mの静かな孔の底に設置した地震計からや固着面といわれることもあります。アスペリティはっと発見されました。火山性の地震に似ているこ断層と断層が強く接触するところを指し、これをとや発生場所が移動することから、何らかの流見つけることが地震を予知するきっかけになる体が関与していると考えられます。流体がプレーの間には大きな距離があるのは事実です。
しかし、のではと期待されています。

トとプレートの間を移動するため、これによりプレ将来予知ができるようにするためには、
自然現象

山口 具体的な成果は上がっているのでしょうか。

ートがすべりだすと想像されます。これが地震予としての地震についてさらに深く理解することが安藤

1944年の東南海地震に関しては、
アス

知につながるかかどうかまったくわかりませんが、必要です。私は、
地震研究は植林事業のようなぺリティの様子がかなりよくわかってきました。陸今後に向けた理解に結びつくのではないかと思ものだとも考えています。50年後、100年後のたの下にもぐり込んだ海山がアスペリティの役割をいます。その後、カナダのバンクーバー付近でも、めにも今、私たちは研究をしている。

するとか、1944年東南海地震の際に強い地震

同じような発見がありました。

山口名古屋大学では、災害対策室を中心に

研究者、
行政、
マスコミの人たちが集まって地震波を出した領域（アスぺリティ）が特定されたとか、いろいろあります。1854年安政地震や1707年宝地震研究とは「植林事業」である

災害に関する懇話会を開いておられます。

永地震の震度分布を使って、アスペリティの分

山口 さきほど現在の地震学では予知はむず

安藤

布を調べるということもしています。一方、
アスペ

かしいというお話がありました。
しかし1970年代

たのは、そうした会が開かれていることでした。

リティの周辺では、断層面の接触は弱く、地震もには「もしかしたらできるかもしれない」と考えら組織が大きくなるとこの種のことはできなくなります。

起こさずゆっくりとすべりだすこともあります。

れていました。理学としての地震学について先

お互いに教えあう関係で、なかなか良いことだと

山口 アスぺリティの規模はどれくらいのものな

生の思いをお聞かせいただけますか。

思っています。こうしたところでも研究の成果をのでしょうか。

安藤

役立てていければと考えています。

現在、地震学の理解と地震予知の目標

インタビューを終えて4年前に名古屋大学に来て一番感心し山口 勝「地震を防ぐことはできない。しかし、地震とはなにかを知ることはできるかもしれない」。地震学の大きな目的は、そこにあるのかもしれない。しかし「地震とはなにか」を知ることはたやすいことではない。
ヨーロッパのある学者はいった。
「地震の大きさは、マグニチュードで表せばいいのに、なぜ日本には震度があるのか。M7と震度7を誤解する人が多い
から震度はやめてしまえばいい」。地震のない国の地震学者の言葉だと思う。
日本に地球物理学会はなく、地震学会がある。
日本のある地震学者はいった。
「地震とは、地下で断層破壊が起こる現象であって、地表が揺れる現象は、地震動というべきだ。マスコミは混同している」。これは学者内の言葉。地震とは、地が揺れる現象として最初に認識され、言葉が生まれたはずである。日本の古語では、「なゐふる」、大地が振れるという意味だ。
「地震となにか」を追求することの難しさと魅力は、そのあたりにあると思う。
さて、今一度、本当に「地震を防ぐことはできない」のだろうか。あなたの地震の定義に照らしてどう考えますか。

附属地震火山・防災研究センターホームページ

Masaru Yamaguchi
NHKアナウンサー。1965年生まれ。
日本地震学会広報委員、なゐふる編集委員。2005年4月に名古屋放送局
から東京アナウンス室に異動。現在、「地球大好き・環境新時代」「BSディ
ベートアワー」のキャスターを務める。

http://www.seis.nagoya-u.ac.jp/
philosophia - No.8 April 200517

理学部交差点

同 窓 生から

キャンパス通 信

科学の「わくわく感」を伝える

職業としての研究者を知る

読売新聞北海道 支 社 編 集 部 記 者

生命理学専攻博士前期課程2年

吉田典之（よしだ のりゆき）

有元真琴（ありもと まこと）

「化学科は就職は一番。でも、指導も研究も非常に厳しい」。

チェスター大学の研究室で行いました。研究室に所属しは十数年も後、先生がノーベル賞を受賞したときのことでした。

て実験をするのは初めてだったので、日本と比べてなにか

ノーベル賞の報道は、新聞社の科学部の仕事の典型

違うのか、という質問には、普通だと思うよ、とそのころは答といえるものです。秋になると、10月上旬の発表に向け準えていました。その後名古屋大学で2年間過ごし、今では備が始まります。候補者の業績を調べ、予定稿や資料写日本の研究室の様子もわかってきました。

真を用意します。特に有力な候補には当日、すぐに対応できるよう記者も張りつきます。

18

大学4年生のとき、交換留学生として卒業研究をマン

学生のころ聞いた話が、野依先生のことであったと悟ったの

マンチェスターの研究室を思い返してもっとも印象的なのは、研究者たちです。みんないろいろな考え方をもってでも、予想された人が実際に選ばれるかどうか、だれにいました。所属していた研究室のメンバーの半分は英国もわかりません。それだけでなく、まったく知らない人が選外の出身の女性でした。いろんな国に行きたいから、といばれることもあります。島津製作所の田中耕一さんはそのう理由で数年ごとに研究室を移るという人が何人かいまし1人。そんな時は、
各社、
白紙のスタートで取材合戦を繰りた。そのうちの1人はロシア語、
英語、
ポルトガル語を使いこ広げることになります。

なしていました。
とても多趣味な人で、
乗馬、
油絵、
犬の散

科学部記者は、自分のバックグランドと興味を生かし、科歩、
ジムといつも楽しそうでした。別の女性は小学生の娘

学の最先端を追い続けることができる、やりがいのある仕さんにイギリスの教育を受けさせるためにイギリスの研究事です。苦労のしどころといえば、むずかしい話をどのよう室に移ってきたといっていました。私と入れ違いに研究室に一般の人々にわかりやすく伝えるか、という点につきます。

から出ていった女性は留学経験に感動し、外交官になりたとえば、野依先生の研究の「触媒」や「不斉合成」などはたいと意気込んでいました。
また、授業でしりあった30歳のその一例です。
また、宇宙論や素粒子理論など、
複雑な理

友だちは、
将来自分の研究室を立ち上げるため講師とし論になるとまず自分自身が理解するのに苦心惨憺します。

て大学で働きながら執筆活動をしていました。ある年輩の科学を、一般の人にわかりやすく伝える「科学コミュニ

研究者は、
自分は理論が苦手だけど体を動かして実験すケーター」の必要性が今関心を集めています。新聞記者

ることが好きだからずっと研究員をつづけてきたといってもその一端ですが、理論や理屈だけでなく、わからなかっいました。
また、別の研究者は7年間実家にさえ帰らずに、たことがわかった「すっきり感」や、新たな未知が現れる「わほぼ毎日実験をしてきたようでした。

くわく感」、そこに挑戦する研究者たちの奮闘ぶりを折り

今考えると、
私はそのころ、
職業としての研究者を意識込むことで、
文章が読者の心にいきいきと響いていくのでせず当たり前に感じていました。だから、日本に帰ってきてはないかと、東京本社科学部から異動した現在も、工夫研究者を志す友だちが、研究者というのは生き方だと、との日々です。
（物理学科1989年卒）

らえているような気がして違和感を覚えました。

理学部交差点書籍紹介

事 務 部だより「私たちは暗黒宇宙から生まれた＿
ALMAが解き明かす宇宙の全貌」

英国の大学を訪問して素粒子宇宙物理学専攻教 授

福井康雄（ふくい やすお）編

事務部庶務掛久保出洋子（くぼで ようこ）

アル マ

ALMA（Atacama Large Millimeter/submillimeter

名古屋大学職員海外研修として、
平成16年11月に事務Array：アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計）
は直径12m

職員3名で海外に出張することとなり、訪問先はアメリカとドの高精度アンテナ64台と超高精度アンテナ16台を組み合

イツとイギリスの大学の中から3人で相談して英国のブリティ

わせる干渉計方式の巨大なハイテク電波望遠鏡で、
日米ッシュカウンシル（ロンドン）
ならびにウォリック大学（ウォリック）、欧が共同でチリ・アンデスの標高5000mの高原に建設すシェフィールド大学（シェフィールド）の2大学に決めました。

ることを計画している。
ミリ波やサブミリ波という、電波と遠ブリティッシュカウンシルは、英国の公的な国際文化交

赤外線の中間の電磁波を観測することで、光では見えな

流機関であり、
留学生の受け入れや施策などを中心に話い「暗黒」の宇宙の観測を目的としており、
2012年の本格を聞くことができました。なかでも印象的だったのは、
英国

運用開始を目指している。

という国の「イメージ」に重点を置いた広報活動に力を入

本書にはこのALMA計画に関わる10人の研究者が登れていることでした。シンガポールでは「ＵＫ」というロゴマ場、それぞれがALMAによって宇宙の何がわかるのか、

ーク入りの蛍光色のバスを街に走らせて宣伝したり、ホー

ALMAにどのような技術が使われるのかを語っている。

ムページを利用して、英国の学問、芸術、文化まで幅広い文章はすべてインタビューをもとに書き起こされたものだと分野について紹介しています。特に優秀な人材を多く輩

いい、とかく難解になりがちな専門的な説明も話し言葉に出している中国、
インドなどアジアからの留学生の受け入することでわかりやすく伝わるような工夫がなされている。

れに重点をおいて取り組んでいるとのことでした。

本書には他の科学書では味わえない魅力がもう1つある。

本学と交流のあるウォリック大学とシェフィールド大学で「最先端研究の中身や問題点は理解できたが、
それによ

は、
副学長、
人事、
学生就職支援および国際交流担当のって研究者自身がどんな面白さややりがいを感じているの職員から、実務に始まり大学の運営方法までていねいなか、そこがやっぱりよくわからない」。科学書を読んでいて説明を受けました。

こんな不満を感じることないだろうか。そもそも自分はなぜ

1961年に設立されたウォリック大学では、
キャンパス内宇宙に興味をもったのか、研究を続けててなにが面白いに併設されたカフェテラスやバー、映画館等を見学でき、のか、一番の苦労はなんなのか、本書からはこんな研究

大学内の環境や住人である学生・職員に対する考え方

者たちの生の声が聞こえてくる。最先端の科学がぐっとの違いに驚きました。

身近に感じられるのは、
実はこうした研究者の肉声が聞こ

シェフィールド大学では、
名古屋大学に事務職員としてえてきたときだったりする。ノーベル賞を受賞した小柴昌

在職したことがある女性と会い異国での留学生活の話を俊氏は巻頭の寄稿でこう語る。
「若い天文屋さんには、
新聞くことができました。言葉や習慣の違いにとまどいながら、しい結果を出してニヤリとする快感をぜひ味わってもらい

自分の夢に向かって勉学に励み、充実した毎日を過ごしたいものです」。天文屋になりたい人はもちろん、
広く「理」ている姿を目のあたりにし、同世代の自分を振り返ってしまに興味をもっている人に読んでほしい一冊だ。
（K）

いました。

私たちは暗黒宇宙から生まれた−
ALMAが解き明かす宇宙の全貌
福井康雄編／日本評論社／
2004年12月発行／1,400円

ブリティッシュカウンシルにて

philosophia - No.8 April 2005

19

「物質の究極はなんだろうか」。古代ギリシャ時代を含めて、
太古から

（土）
開 催 日 ： 2005年4月23日（名古屋市）
開 催 場 所 ： 名古屋市科学館サイエンスホール
主催 ： 名古屋大学大学院理学研究科・名古屋市科学館
問い合わせ ： 中村光廣 名古屋大学大学院理学研究科 助教授
nakamura@flab.phys.nagoya-u.ac.jp／TEL：052-789-2443※前号でお知らせしていたものが上記に延期されました。

素粒子物理学の到達点を、
三田一郎先生がていねいに解説してくれた。
なかでも心を揺さぶった一節は、理論家である三田先生が、自ら実験施設に乗り込み、
B中間子をつかった実験計画の大切さを説いたこと。迫力あるお話であった。理論は理論、
実験は実験という枠にははまらない発想と頑張りが、
日本のＢファクトリー計画の成功につながったのである。
我が身に置き換えて、参考にさせていただきたいものである。
（福井）

第207回アメリカ電気化学会（ECS）「フラーレン・ナノチューブに関するシンポジウム」（日）〜20日（金）
開 催 日 ： 2005年5月15日（カナダ）
開 催 場 所 ： ケベック
主催 ： アメリカ電気化学会（ECS)
問い合わせ ： 篠原久典 名古屋大学大学院理学研究科 教授
noris@cc.nagoya-u.ac.jp／TEL：052-789-2482

地球惑星科学関連学会2005年合同大会（日）〜26日（木）
開 催 日 ： 2005年5月22日
開 催 場 所 ： 幕張メッセ国際会議場（千葉市）
主
催 ： 地球惑星科学合同大会運営機構
問い合わせ ： 鷺谷 威 附属地震・火山防災研究センター 助教授
sagiya@seis.nagoya-u.ac.jp／TEL：052-789-3043

第18回国際植物科学会議
XVIII International Botanical Congress

10年前、神戸大学赴任中に兵庫県南部地震に出あった私には、
地（月）〜23日（土）
開 催 日 ： 2005年7月18日（オーストリア）
開 催 場 所 ： ウィーン
主催 ： 国際植物科学会議
問い合わせ ： 町田泰則 名古屋大学大学院理学研究科 教授
yas@bio.nagoya-u.ac.jp／TEL：052−789−2502

震とは「とてつもなく恐ろしいもの」である。三宮−西宮間のJR運転再開と同時に名古屋大学へ転任した私は、ちょっとした揺れにも部屋を飛び出し、太い柱に背をつけて直立していた。本学の教員は、そんな私を見て笑ったものだった。
しかし、現実に東海・東南海地震が近づいている
現在、皆さんも笑っていられなくなる。十分な備えをしたいものだ。
（山本）

第14回公開セミナー「天文学の最前線」（土）〜8月22日（月）
開 催 日 ： 2005年8月20日
開 催 場 所 ： 名古屋大学IB電子情報館（20日）
名古屋市科学館サイエンスホール（21日）（ 名古屋市）
名古屋大学シンポジオン（22日）
主催 ： 名古屋大学大学院理学研究科・名古屋市科学館
問い合わせ ： 大西利和 名古屋大学大学院理学研究科 助教授
onishi@a.phys.nagoya-u.ac.jp／TEL：052-789-2839

表紙説明
中央の図はタウニュートリノの反応によって生成されたタウ
レプトンの飛跡を記録した画像。背景は画像のもとになった
原子核乾板に記録された粒子の飛跡。丹羽公雄教授率
いる物理学教室F研グループの行ったDONUT実験から。

代数幾何学国際研究集会 Moduli and Compactifications（水）〜30日（金）
開 催 日 ： 2005年9月28日
開 催 場 所 ： 名古屋大学理学部1号館
主催 ： Moduli and Compactifications 組織委員会
問い合わせ ： 金銅誠之 名古屋大学大学院多元数理科学研究科 教授
kondo@math.nagoya-u.ac.jp／TEL：052-789-2815

2005年4月15日発行

広報委員 大峯巖（研究科長）近藤孝男（副研究科長）佐藤正俊（評議員）
中西知樹（数理学科）
福井康雄（物理学科）※委員長
菊川芳夫（物理学科）

組織図

小林義明（物理学科）
西川周一（化学科）

理学部・理学研究科・多元数理科学研究科・環境学研究科（地球環境科学専攻）
理学部（学科名）

大学院研究科（専攻名）

森

関連施設等

多元数理科学研究科
数理学科

山本鋼志（地球惑星科学科）

多元数理科学専攻
理学研究科

太陽地球環境研究所

物理学科

素粒子宇宙物理学専攻

エコトピア科学研究所

化学科

物質理学専攻物質科学国際研究センター

生命理学科

生命理学専攻附属臨海実験所

鈴村和夫（事務長）
編集発行

環境学研究科
地球環境科学専攻

ご意見、ご感想をお待ちしています。
本誌の原稿執筆や取材などにご協力いただける方を求めています。
広報委員会までご連絡ください。
なお、
ご投稿などの採否については当委員会にお任せください。

生物機能開発利用研究センター
附属地震火山・防災研究センター
博物館

事務部

年代測定総合研究センター

技術部

地球水循環研究センター

名古屋大学理学部・大学院理学研究科広報委員会〒464-8602 名古屋市千種区不老町

遺伝子実験施設

地球惑星科学科

郁恵（生命理学科）

古賀章彦（生命理学科）

次号は2005年10月頃発行の予定です。
制作

株式会社電通・本誌記事、写真等の無断複写、転載を禁じます。
・本誌は再生紙および大豆油インクを使用しています。
（大豆インクとは、石油系溶剤にかわり大豆油を使用したもの。揮発性有機化合物が大気中へ排出されるのを減少させ、また廃棄物の生分解がはやく、再生紙化も容易で環境にやさしいインクです）

URL http://www.sci.nagoya-u.ac.jp/kouhou/

人間の心をとらえて放さないテーマである。20世紀の多くの発見を経た

E-mail kouhou@sci.nagoya-u.ac.jp

第3回坂田・早川記念レクチャー

FAX 052-789-2800

編 集だよりTEL 052-789-2394

研 究 会・学 会スケジュール