新たな学術の地平を求めて2021.5.26 佐藤哲也
◇ 吉⽥所⻑の所信表明（2021.4.1）︓☆学術研究所である☆基本的価値観の共有︓「⾃由意志の尊重」と「合意」の形成☆成果を⼀般化する、分節化する︓基本概念の構築

新しい学術の地平を開く☆実⾏研究体制として双焦点楕円構造のユニット制をとる★ “我々は何処からきたのか、我々は何者なのか、我々は何処へ⾏くのか” –ここにこそ吉⽥所⻑の崇⾼な哲学がある◇ “我々は何処から来たのか” ― ⼈類の進化の歴史を知る• ⼈類の誕⽣（数百万年前）☆

道具を使う、⽕を使う ― 原始時代

• ⾃然の摂理を知る、それを利⽤する ― 古代⽂明（⼀万年前〜）☆ 農耕（洪⽔の仕組み）、牧畜（動物の習性）

☆ 都市・国家の形成→☆ 肥⼤化した帝国の末路

智恵と欲望（権⼒）の増⼤→

古代⽂明の崩壊（〜4 世紀）• ⾃⽴できる閉じた独⽴⼩国家（領国）群の分⽴ ― 中世封建⽂明☆領主と領⺠の役割分担→

局所平衡状態の成⽴☆外部情報の流⼊ → 航海術・輸送技術の発達 局所平衡の破れ• 豊かなイタリアに⾃由意志の⽬覚め ― ルネッサンス（14-16 世紀）☆貿易の発展、⽂化・芸術の開花 → 個⼈の能⼒の尊重☆⽂化・芸術だけでは⾷べられない→ 新しい概念導⼊の必要性• ⾃然の恵みの少ない中央ヨーロッパにおける合理性の⽬覚め☆デカルトの要素還元論の誕⽣ → ⻄洋科学の勃興 ― ⻄洋⽂明
☆科学技術による産業⾰命、戦後の半導体の発⾒による情報⾰命☆⻄洋⽂明の発展による物質⽂明の謳歌 ― 物欲の⽂明☆⼈類による地球環境の破壊と貧富の⼆極化 → ⻄洋⽂明の崩壊

今や、⼈間の欲望が肥⼤化し、極度の⾮平衡状態に達し、⻄洋⽂明は滅びる⼨前にある

新しい⼈類の価値観に転換すべき時代に来ている2

◇“我々は何者か“ ― 科学の進化の歴史を⾒る• ⻄洋科学誕⽣以前（〜16 世紀）︓
☆⾃然の観察・観測 → ⾃然の法則性（摂理）→ ⼈類の⽣存農耕、牧畜、占星術、航海術、災害予知、等々• デカルト（1596-1650）以降︓☆ルネッサンスの⼈間の感性の解放 → 知性の⾼揚（⼤学創設）☆⾃由意志のヨーロッパ北上 → 理性を重んじる⻄洋科学の誕⽣☆⻄洋科学の基本理念 ― デカルトの要素還元論︓
⾃然は階層的に要素で構成されている → 要素に分解する
全ての階層の要素の解明 → 全ての階層の要素を元に戻す
このプロセスで⾃然の働きは完全に解明される

素粒⼦の世界原⼦核の世界分⼦・原⼦の世界
⼈間世界
宇宙☆要素還元パラダイムによって 20 世紀半ばまでに、宇宙、⼈間界（現象界）、分⼦の世界、量⼦の世界を⽀配する基本法則はほぼ完全に解明した。
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☆要素還元科学はより専⾨分野化を促進︓
分野はそれぞれの⾔語圏を形成、分野間の意思疎通が消滅
現在、各分野はほぼ飽和状態に達し、お互いの情報交換がなくなり、全体的に閉塞感が⼤きく漂っている

新しい学術の地平を開くことが強く嘱望される

我々⼈類⽂明の栄枯盛衰、我々科学者の信奉する⻄洋科学の栄枯盛衰を我が⾝として経験している皆さんが、今何をなすべきかについて、様々な分野を⻑年渡り歩いた私の経験を通して得た“何処へ⾏くのか”についての思いを今⽇はお話ししたい“⾏くべき⽅向に向けての私の基本的な考え⽅”

今、⼈類は新たな価値観（パラダイム）を求めている科学者も新たな学術の地平を探し求めているでは、研究所は何処へ向かうべきか︖

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◇“我々は何処へ⾏くのか”☆現在のコロナの襲来は⼈類に⻄洋⽂明からの脱却を促している☆学術の閉鎖性はデカルト的枠組みからの脱却を促している☆核融合科学研究所は LHD 研究からの脱却が求められている◆要素還元パラダイムは万能か︖︓●⾃然(宇宙)に最⼩の要素は本当に存在するのか︖
クゥオークには定まった形はないと⾔われている宇宙に始まりはあるのか︖
要素還元パラダイムは完璧か︖●要素還元パラダイムは平衡状態においてのみ成⽴する
⾮平衡状態では、要素を取り出せない、元に戻せない“⼈体の臓器交換⼿術が可能なのは、臓器（要素）の⽣存時間が⼿術期間に⽐べて⻑い時のみである“
つまり、⾮平衡状態では要素という概念が存在しない
実証性、厳密性を担保するが故に未来は対象にならない★合理性・平衡性（要素性）からの脱却→複雑性・多様性の肯定★実証性・厳密性からの脱却→未来予測学の肯定★開発研究からの脱却→学術研究へのシフト

5現代⻄洋科学の⽅法論 ­⽊を⾒る科学­
要素還元論は⽊の根の如くどんどん細分化・専⾨化され、先鋭化していくが、その最先端は決して交わることなく広がり続ける。⼟地から得た栄養分は技術として吸い上げられて現象界で幹となり枝となって成⻑していく

Google 検索より新しい学術の地平を拓く⽅法論 – ⼤海の科学
⽊々（専⾨分野）はそれぞれに成⻑していく。しかし、⽊には寿命がある。
これまでに得た栄養分（科学的知⾒と応⽤技術）を川の流れの如く取り込みながら⼤きな河と成⻑し、それぞれの海に注いでいく。その海は他種多様な⽣命を育んでくれる⼤海となって繋がっていく – “⼋⼤河悉く⼤海にそそぐ”

海洋政策研究所 Ocean Newsletter23 号より

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北海道開発局ページより

複雑性科学と多様性科学の開拓☆複雑性科学の定義（佐藤)︓
⼀つの論理体系（⾮平衡・⾮線形）の中で起きる異常現象（爆発、崩壊、相転移、⾃⼰組織化等）の因果関係の個別解明を通じて⼀般法則の抽出を⾏い、その体系化を図る学問
複雑現象の例︓ L／H 遷移、ゾーナルフロー、ブートストラップ電流、ダブルレイヤー、駆動型磁気リコネクション、岩⽯破壊、材料破壊、⾞輪のパンク、相転移、等々­ ベクトル型コンピュータ、個別現象解明実験装置☆多様性の科学の定義(佐藤)︓異なった論理体系の共存するシステムにおいて、互いの時空の相関関係（相互作⽤）によって現れる特異性を抽出し、その体系化を図る学問 – ⾃然現象、社会現象、⽣態、未来予
測はその典型
多様現象の例︓閉じ込めスケーリング則、プラズマー壁相互作⽤、太陽⾵­磁気圏­電離層相互作⽤（オーロラや磁気圏サブストーム）、マントル­
プレート相互作⽤（巨⼤地震）、地球中⼼核(熱源)­外核（ダイナモ層）相互作⽤（地磁気発⽣と極性反転現象）、⼆極化対策、温暖化対策、コロナ対策、株価変動、各種社会・経済問題、等々

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★複雑性科学・多様性科学構築のための⽅法論の開拓が必死︓●核融合科学研究所には様々なプラズマ閉じ込め装置、計測装置、加熱装置、材料実験装置、冷却装置などの実験のノウハ
ウの蓄積 – テーマの設定が問題●シミュレーション研究・データ解析の実績とマルチスカラ素⼦とベクトル素⼦を共有する雷神、表現法として 3 次元可視化装置（CompleXcope）の存在
複雑性研究の具体的⽅法論︓MHD、粒⼦、MD 及びジャイロカイネ
ティックコード、加熱、計測、閉じ込め装置、材料実験装置、etc.

多様性研究の具体的⽅法論︓マクロ・ミクロ連結階層（MMI）アル
ゴリズム, LHD 基盤装置（プラットフォーム）、材料実験装置、CompleXcope, etc.

複雑性科学・多様性科学開拓の⽅法論と実績を保有
核融合研には、巨⼤なプラズマ閉じ込め装置（LHD）、各種の計測装置、プラズマ加熱装置、低温実験装置、炉⼯学実験装置、スーパーコンピュータ、没⼊型 3 次元仮想現実装置、等々他の機関にない特徴的な装置を有し、それらを活⽤できる研究者、技術者が豊富にいる。
学術研究を推進する潜在的能⼒を有する研究者も⼤勢いる。あとは、所員の潜在能⼒を引き出させる外的環境を整えることである。

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“⾃然界をエネルギー・物質の発⽣、輸送、変換というエネルギー・物質循環系として捉える”「熱・流れ・電場・磁場エネルギーが輸送・変換する循環系の科学」• 例 1︓地球磁気圏系エネルギー循環
太陽⾵（プラズマ流）
磁気圏境界⾯︓
前⾯でのリコネクションと側⾯での粘性輸送
磁気圏内部︓⾚道⾯の⼆つ⽬⽟の対流（起電⼒）、尾部での圧縮加熱（プラズマシート）と磁気中性⾯電流の増加（磁気エネルギー増加）
磁気圏・電離圏結合系︓
⾚道⾯起電⼒と電離層（抵抗）を結ぶ沿磁⼒線電流系の形成異常現象 1︓太陽⾵の変化による磁気中性⾯電流の増加、ミクロ不安定の発⽣、それに伴う異常抵抗発⽣による磁気リコネクションの駆動、磁気圏サブストームの勃発、⾼エネルギー粒⼦の電離層への降下によるオーロラサブストールの発⽣9異常現象 2︓太陽⾵の変化（流速増加や北向き惑星間磁⼒線の到来）による起電⼒の増加、磁気圏・電離圏結合電流系のアルフベン不安定性の発⽣、沿磁⼒線電⼦流増加によるダブルレイヤーの形成、降下電⼦の異常加速によるオーロラの発⽣観測による地磁気の逆転現

MMI アルゴリズムを⽤いた⼤規模シミュレーションでによるオーロラアーク形成のスナップショット（⻑⾕川・⼤野・佐藤論⽂より）• 例 2︓地球マントルにおけるエネルギー循環
地球中⼼核の熱源
マントル部
マントル対流、マントル上部にプレート層が形成される
プレート層
マントル対流によるプレートの分裂、マントル対流の合流地点における⼆つのプレートの衝突・圧縮による摩擦熱の蓄積
異常現象 3︓プレート衝突⾯における摩擦熱の蓄積によるプレート破壊

10• 例 3︓地震波による建物内歪みエネルギー伝搬
地震波発⽣
地震波が建物地点に到達、振動が建物内を伝播
24 階建 RC 建物
地震波の応⼒で構造材に歪みがかかり、弱い箇所が破壊
異常現象 4︓建物破壊

⽔島靖典⽒より提供（地球シミュレータ利⽤）• 例 4︓ダイナモ作⽤による地磁気発⽣と不規則反転の繰り返し
地球中⼼核の熱源
上部コア（ダイナモ層）
対流が誘起、磁場の増⼤、双極⼦磁場の形成、北向き磁場と南向き磁場が双安定状態を⽰し、不規則に極性反転が繰り返される

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プレート運動観測から得られた４千万年間の地磁気ダイポール地場の逆転現象

シミュレーションが得た生成ダイポール地場の不規則且つ突然の逆転現象

陰⼭グループの研究 （上図は李・佐藤・陰⼭、Science（2002）論⽂より引⽤）

これらの成果は、ほとんど核融合科学研究所所員の研究成果である。
しかし、ほとんどの研究者は現役時代に研究所を去っているというのも事実である。核融合炉開発研究⼀本に⾛った結果、これらは核融合研の⽣み出した成果であると学術界は認識していない。
今回学術会議において研究所が評価されなかったのは、シミュレーション研究においても実験研究においても学術として⼤いに評価されてしかるべき成果が出ているにもかかわらず、核融合燃焼を⽬指す開発⼀本という名の下に傍に置かれてしまった結果であろうと推測される。

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“核融合研から創出されたシミュレーション、実験の成果を鑑みると、学術に新たな地平を拓く素地は⼗分あると考える。“
LHD 装置という世界でも稀有な巨⼤な真空容器と磁場を作るトロイダル、ポロイダルコイルが存在し、プラズマ発⽣・加熱・計測・低温技術、材料⼯学技術が揃っている。しかも、MMI アルゴリズムを筆頭に各種ミクロ・マクロシミュレーション技法、さらには、巨⼤なバーチャル表現のできる CompleXcope などの複雑性・多様性現象の研究に打って付けの道具⽴てが揃っている世界でも稀な研究環境の整った研究所といえる。

“ここで、現在、⽯⿊静児教授の下で検討が進んでいるユニットの⼀つの基本的テーマとなりうる具体的計画について紹介する“︓●LHD 装置（巨⼤な実験プラットフォーム）を⽤いた太陽⾵­磁気圏­電離圏結合系におけるエネルギー循環システムの研究を検討中︓
・太陽⾵の磁気圏への浸⼊（リコネクション、粘性輸送）、磁気圏⾚道⾯内の⼆つ⽬⽟の対流発⽣、北向き磁場（B）と対流（V）による東⻄（朝から⼣）⽅向の起電⼒（電場 E）の発⽣、抵抗性弱電離の電離層を通してのアルフベン波による放電で磁気圏­電離圏⼤電流系の形成
・アルフベン不安定性の発⽣による沿磁⼒線電流の増加によるダブルレイヤーの発⽣、沿磁⼒線電⼦の加速による静かなオーロラアークの形成
・磁気圏前⾯でのリコネクションの増⼤による太陽⾵の南北からの対流による磁気圏尾部領域の圧縮、プラズマシート加熱と磁気中性⾯電流の増加によるミクロプラズマ不安定の発⽣（電気抵抗の発⽣）、磁気リコネクションの駆動によるエネルギの爆発的な解放（サブストーム）、伴う加速粒⼦の⼤気圏への降下、それに伴うオーロラサブストームの発⽣

13最後に︔
学術の体系化（⼀般化）に向けた⼀つの具体例
個別現象の振る舞いを俯瞰することによって⼀般法則が⾒えてくる⾃然界おけるエネルギー爆発現象の発⽣仮説の提唱「⼀般に、⾃然界において発⽣するエネルギーの異常（爆発）現象は⼤域的（マクロ）なエネルギーの循環（発⽣・輸送・変換）システムの中の局所エネルギー場の特異点（集積点）において強制されるミクロプロセスによって引き起こされる」

むすび“何事がきても、たとえ逆にきても、順に受け、先を明るく⾒よ、されば、恵眼が開かれん“­

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ある⾼僧の⾔葉から