第 72 号

Institute for Interdisciplinary Studies KONAN University

2020 年 7 月 30 日

甲南大学

総合研究所所報
甲南大学総合研究所〒658-8501 神戸市東灘区岡本 8-9-1

第 71 回

電話 (078)435-2754(ダイヤルイン)

総合研究所公開講演会「甲南の教員が解説する Nobel Prize2019」~ノーベル物理学賞／化学賞~
講

師

町田

信也（甲南大学 理工学部教授）

須佐元（甲南大学 理工学部教授）

2019 年 12 月 21 日（土）開催

町田先生

須佐先生

総合研究所第７１回公開講演会
２０１９年１２月２１日【稲田】……先生方に解説していただくと、こういうふうな段取りになっております。

きょうのスケジュールだけ簡単に申しておきます。ここに皆さんのチラシにございますように、きょうは１３
時３０分から１５時ということで、９０分で、それで、きょうは２人の先生にしゃべってもらいます。ですから４５分ですので、間に１回トイレ休憩ぐらい数分とりますので、そんなイメージで、先生方に各３０分ぐらいしゃべっていただきまして、バックグラウンド、トピックスをしゃべっていただきまして、そして、少し皆さん方のご質問に答えると、そういうふうな流れになっておりますので、よろしくお願いいたします。
早速ですね、時間少し前ですけど、これだけたくさんの方に来ていただきまして感謝しております。
それでは最初に、きょうのところは、チラシにもございますように理工学部の町田先生のほうからリチウム電池についてのところの解説等々、ノーベル賞に関してのご講演がございまして、そして、後半は須佐先生から、前半の部分は化学賞でありますけど、物理学賞、物理学のほうということで、今回は２人の先生に少しオムニバ
ス的にノーベル賞の今回のトピックスということで、それを解説していただくことになります。私が何を言うよ
りも、早速先生方の講演に移りたいと思いますので、よろしくお願いいたします。
念のため申しておきますと、トイレはここを出て向こう側にございますので、よろしくお願いします。
それでは、先生、よろしくお願いします。
【町田】 ご紹介ありがとうございます。私、甲南大学理工学部の町田と申します。どうぞよろしくお願いいた
します。
（拍手）また、稲田先生をはじめ総合研究所の方々にはこのような機会を頂きましたことを感謝申し上げます。
私事で申しわけありませんが、一月ほど前にぎっくり腰というやつになりまして、非常に動きが緩慢なんです。
腰のほうもベルトを巻いているような状況で、本来でしたら、きちんとネクタイ締めてスーツを着て講演させて頂くのですが、スーツのズボンが腰痛ベルトのために入らないという状況なので、ラフな格好で講演させて頂くことをお許しいただければと存じます。よろしくお願いいたします。
私の講演内容なのですが、ちょっと明る過ぎてスライドが見えませんよね。これで見えますでしょうか？このようなタイトルでお話しさせて頂きたいと思っています。２０１９年度のノーベル化学賞は「リチウムイオン電池の開発」というタイトルでノーベル賞が与えられたのですが、副題は勝手に私がつけました。
「リチウム電池からリチウムイオン電池へ」ということで副題をつけさせていただいています。
「リチウム電池」というものと「リチウムイオン電池」というのはちょっと違うんですよ。非常に似ているんですけど。今回の受賞は「リチウムイオン電池」です。そこら辺の違いというものも含めながら、バックグラウ
ンドについてお話をさせていただければなと思っている次第です。
今回の受賞はこのような方々、すなわち、グッドイナフ先生とウィッティンガム先生と吉野彰先生が、お三方ノーベル賞をとられたということです。
今回の総合研究所の講演会に先立ちまして、理工学部のほうではランチョンセミナーという形で、お昼休みのお弁当を食べる時間に学生さん向けにノーベル賞などのトピックスのお話とかをする機会がございまして、そち
らでもちょっとお話をさせていただきました。そのときに使った、作ってくださったポスターです。僕がつくったわけじゃありません。
これがリチウムイオン電池の構成図になっています。電池ですからプラスの極とマイナスの極があるわけですね。その間を電解質溶液という溶液が満たしていて、リチウムイオンが、このプラスと書いてあるやつが動くわ
けです。プラスの正極もマイナスの負極も特徴的なことは、層状の化合物、こちらはコバルト酸リチウムという化合物で、こちらはペトリウムコークつまり、石油からつくった炭です。黒鉛みたいなものが使われるというような形で描いてある図です。
どちらの極も、特徴的なのは、ちょっと層の構造が見えますよというところなんですが、この層の構造というのが特徴です。もう少し大きくして書いたのがこんな形の絵なんですけども、これはリチウムイオン電池の構成
図で、マイナスの極、負極と呼びますが、こちらは黒鉛が使われています。プラスの極はこっち、正極と呼びま
すが、こちらはリチウムとコバルトの酸化物。こういうふうに層になっているんですね。このオレンジ色で描いた小さな粒がリチウムイオンのつもりで描いています。この紫色というか青色のところにコバルトと酸素のつくっている層がずっと並んでいますよ というような構成になっています。
これを見ていただいてすぐわかると思うんですけども、一般にリチウムというのは金属なんです。この金属リチウムはこの中に一切ない。一切いません。だから、こちらは黒鉛、こちらはコバルト酸リチウムです。だから、金属のリチウムというのはこの中に存在しない。この金属リチウムが存在しない電池のことを「リチウムイオン
電池」というふうに呼んでいます。
今回の受賞対象になったリチウムイオン電池の定義を、ここに書きました。カーボン材料を負極、リチウムイ
オン含有遷移金属酸化物、ちょっと難しい言葉ですけど、このコバルト酸リチウムのことですね。この酸化物を正極として、電気化学的インターカレーションに基づく非水系電解液二次電池。なかなか難しい言葉が並んでいますが、１つずつ言葉をご説明させていただけたらなと思っています。
この中でキーポイントになるのは、この層状の化合物をどうして使ったかということなんですけども、この層の化合物の中にリチウムイオンが入っていったり、あるいは出ていったりする、そういう反応のことをインター
カレーション反応と呼びます。この層状の化合物の中にリチウムイオンが出たり入ったりするんだよというのが１つの大きなポイントだというふうにお考えいただけたらいいかなと思います。
ここで、ノーベル賞をとられたお三方をご紹介だけさせてください。グッドイナフ先生です。非常にご高齢で９７歳、多分、最高齢でノーベル賞をとられた方です。この方の恐ろしいのは、いまだに現役で論文を書かれているところです。この業界では、グッドイナフ先生が言うてるから、少し奇抜な論文でも「ほんまに起こるん？」とか言いながら、やっぱりどこのメーカーさんも追試みるというぐらいの影響力のある先生です。もともとはドイツ生まれの方なんですけども、イェール大学の数学科を卒業されて、その後、物理のほうに転向されるんです。
物理のほうへ転向されて、半導体物理を専攻されます。半導体物理で学位を取られて、それから、ＭＩＴ（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）で研究され、その後、オックス
フォード大学に移られます。今現在はアメリカのテキサス大学のほうにいらっしゃいますが、このオックスフォ
ードにいらっしゃるときに行われたご研究が今回のノーベル賞の対象になっているものです。
次の先生は吉野彰先生。これはテレビによく出てこられるのでよくご存じだと思いますが、旭化成という会社にずっといらっしゃった先生です。御年７１歳と、今回の化学者の中で一番お若い先生になります。
最後、ウィッティンガム先生ですね。ウィッティンガム先生は非常にお優しい先生で、にこやかな感じの先生です。この方はオックスフォードをずっと卒業されて、EXXON という会社がアメリカにございますが、石油系の大きな会社です。その EXXON の研究所にいらっしゃったんですね。今現在はニューヨーク・ステート・ユニバ
ーシティーのほうにいらっしゃいますけれども、EXXON の研究員をやられていたときのご業績が今回のノーベ
ル賞につながったということです。
いずれもノーベル賞の受賞につながったご業績というのは、私がまだ中学生ぐらいのころにやられているご業
績なんです。だから、私が紹介するのもちょっとどうかなと正直思います。業績内容としてはわりと昔からある内容のご業績だとご理解いただきたいと思います。
これは、とある本のタイトルですが『Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ
Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔｏｒａｇｅ』という本が１９７７年に出ています。これを編集したのは今のグッドイナフ先生とウィッティンガム先生。だから、もうこのころにはノーベル賞の基礎になった概念が確立されちゃっているということです。つまり内容としては、現在の最先端のお話ということにはならないと思いますが、ご了解いただければと思います。
冒頭に申し上げた「リチウム電池」と「リチウムイオン電池」の違いですが、「リチウム電池」というのは基本的には金属リチウムをマイナスの極、負極に用いた電池のことです。これは１９８０年代までに市販化されています。
どんな特徴を持った電池かというと、非常にエネルギー密度が高い電池です。しかし、基本的に放電のみの反応しか起こらない。使い捨ての電池です。いわゆる乾電池みたいな使い方をするやつです。充電したりすることはできなかったんです。なぜ充電することができなかったかというと、充電しようとすると発火、破裂、爆発したからです。
なぜ爆発するのかというと、金属リチウムをマイナスのところに使っているので、今度充電するときには金属リチウムを析出せないといけないんですね。その金属リチウムを析出するときに、きれいに平面上に金属リチウ
ムが出てきてくれたらいいんですけども、とんがった針みたいな感じで出てくるんですね。デンドライトというんですけど、とんがった針みたいな形で金属リチウムが析出します。そうすると、セパレーターと呼ばれる、間に挟まっている電解質溶液をしみ込ませた壁を突き破って向こう側、反対の極まで針が突き抜けちゃうんですね。
そうすると電池の内部で短絡、つまりショートが起きちゃって暴走するということで、これは一次電池にしか使わない。充電できないよねと言われていたものです。
リチウムイオン電池、今回のノーベル賞の対象になった電池は、先ほども申し上げましたように金属リチウムを使っていないんですね。金属リチウムを使っていなかったので、充電ができるようになったわけです。充電も放電もできる、いわゆる二次電池という形で使うことができるようになった。こちらのことを「リチウムイオン
電池」というふうに名前をつけています。
この「リチウムイオン電池」は、最初に、１９９１年に日本のソニーが世界に先駆けて市販化しました。そのときにソニーさんが、いろんな特許を書く上でリチウムイオン電池という名前をつけられたと私は聞いております。ソニーとここで言うと、「テレビで出てきている吉野先生は旭化成の人じゃない？」と、「何でソニーなの？」という話も出てくるんですが、後でおいおいそのお話もさせて頂きたいと思います。
この「リチウムイオン電池」というのはどんな特徴を持っていたかですけど、これはよくあるラゴンプロットと呼ばれる図面なのですが、横軸に単位重量当たり、単位質量当たりのエネルギー密度をとっています。縦軸に単位体積当たりのエネルギー密度をとっています。昔から、今でも車に使われている、あの鉛蓄電池がこの辺です。ニッカドがあって、「エネループ」という商品名で一世を風靡したニッケル－水素電池がこの辺です。リチ
ウムイオン電池は図面のこの辺に位置しており、体積エネルギー密度も大きいし、重量エネルギー密度も大きい
しということで、発売と同時に爆発的に売れたというのがリチウムイオン電池がたどった歴史です。
リチウムイオン電池の構成図、先ほどもお見せしたのと全く一緒ですけども、特徴的なのは層状の化合物を使って、この層の中にリチウムイオンが出たり入ったりするんだよという反応、インターカレーション反応というのを使って構成されています。すなわち、金属リチウムが析出しないので充電が可能になった。ここがわりと大きなブレークスルーだったわけです。
このことが、それぞれの先生方のご業績とどういうふうに関連していくかということですが、この文章はリチ
ウムイオン電池の定義ですね。
「カーボン材料を負極、リチウムイオン含有金属酸化物を正極とし、電気化学的インターカレーションに基づく非水系電解液二次電池」というのがリチウムイオン電池の定義です。この「電気化学的インターカレーション」というここの部分ですね、ここの部分を確立されたのが、ウィッティンガム先生です。
ウィッティンガム先生のご業績というのがどんなんかということなんですけど、これは私が学生のころに読んだウィッティンガム先生の総説です。いつ出ているかというと、ちょっと見にくいんですけど、１９７８年に出版されています。総説と言っていますから、ほんとうの論文はこの二、三年前に出ているわけです。このウィッティンガム先生がタイトルで『Chemistry of Intercalation』ですね。私事ですが、私は最初から電気化学をやっていた人間ではなくて、もともと学生のときはガラス屋さんとして教育を受けました。それで、こんな総説を読む気はあまりなかったんですけど、とあるきっかけで読まなくてはいけなくなりました。ウィッティンガム先生が大好きだったのは、この Titanium disulfide という物質で、二硫化チタンというものです。ここにも二硫化チタンっていっぱいワードが出てくるんですけど、私がほんとうに読みたかったのはこの下の、この下のあたりが読みたかったんですが、行きがかり上、全部読むことになりました。
この総説の一番最初のイントロダクションがこのスライドですが、ちょっと見にくくて申しわけありません。
ここに何が書いてあるかというと、「カレンダーに２月の２９日が入ることをインターカレーションと呼びます」と、最初の第１文が書いてあります。はじめて読むと「何やそれ」となるわけですが。化学の論文のはずやのにと思って読み始めるんですけど、その次にケミストリーではねと、「化学の世界では層状の化合物の中にリチウ
ム、別の化学種が入っていくことですよ」というふうなことが書いてあります。
どういうことかというと、要するにカレンダーなんですよ。カレンダーとして日めくりを思い浮かべていただ
いたら、２月の２８日があって、３月の１日がありますよね。それがずっと重なっているのがカレンダーじゃないですか。その２月の２８日と３月の１日の間に別の２月の２９日というページを外からぎゅっと押し込むと、それがインターカレーションという意味合いです。だから、日常用語としたら、辞書を引くと「うるう年」とかって書いてあるんですけども、化学の世界では、層の間に外から別のものが押し込まれる反応のことをインター
カレーションというんだよというふうにご理解いただければと思います。ここですね。
ここに書いてあるんですけど、インターカレーション、層状の化合物の中に外から物質が入ってくるというのは、何もウィッティンガム先生が最初に見つけたわけじゃないんです。この反応は、昔から知られている、１９
２６年ぐらいから知られているのだと。どんなことが知られているかというと、グラファイト、つまり黒鉛の中にアルカリ金属がその層間に入っていくよということが知られていますねと。１９５９年にもこういう人たちが研究していますねということが書いてあるわけです。
ウィッティンガム先生のご業績は、こういう層状の化合物の中にアルカリイオンが入っていくのを電気化学的に行ったことです。この人たちは何をやったかというと、溶液の中に黒鉛の粉末を入れて、その溶液にアルカリ金属を溶かしてぐるぐるぐるぐると混ぜていたら、その黒鉛の層間の中にリチウムやナトリチウムが入っていきますよというのを見つけたのがこの辺の人たちです。
溶液反応ではなく、電気化学的に、ウィッティンガム先生が行ったのは、この二硫化チタンＴｉＳ２というこの化合物なんですけど、この化合物で電極をつくっておいて、リチウムイオンが入っている溶液の中に浸して、その電極にマイナスの電圧をかけると、プラスのイオンであるリチウムがこの層間の中に入ってくるということを発見された。それが可逆的に起こる。電圧を反転させてやったら、リチウムイオンが出ていきよると。また、
マイナスのほうに戻すと入ってきよるというようなことを見つけられて、電池に使えますよねということをおっしゃったわけです。
そのとき、これは違う人のデータで申しわけないですけど、縦軸は電池の電圧やと思ってください。横軸はキャパシティーと書いてありますが、電池がもつ時間だと思っていただいたらいいと思います。電圧の高いところ
から低いところへ下ってくる曲線は放電曲線です。ずっと放電していったら電圧がだんだんだんだん低下して、最後おしまいになるよと。放電が終わった電池に反対方向に電気を流して充電すると、このカーブに沿って電圧が上へ上がっていくぞということで、放電もできるし充電もできるしというような構成を見つけられたわけです。
それが何回ぐらい繰り返せますかというので、横軸はその繰り返し回数ですね。縦軸はこのときの電気化学容量で、何時間電池がもちましたという数字ですけど、１回目はちょっと多いんですけど、２回目からちょっと下がってます。しかし１２０回繰り返してもずっと同じだけ充電したり放電したりできますよというのをご報告されたというのがウィッティンガム先生のご業績というふうにご理解いただければと思います。
次、グッドイナフ先生です。ほんとうに御年９７歳なのにまだ論文を書かれる、ほんとうに私どもは化け物かと、ちょっと言葉は悪いですけど思ってしまう方なんですが、この方のご業績はここです。
「リチウムイオン含有金属酸化物を正極とし」という部分です。どういうことかということなんですが、先ほどウィッティンガム先生が見つけられたＴｉS２という物質は、もともとリチウムを含んでいませんので、外にリチウムの源、リチウム源を置いといて、そこが供給してやらないといけないんです。グッドイナフ先生が見つけたのは、このコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）というやつで、ここがコバルトと酸素がつくっている層です。この紫色が。この緑がリチウムイオンなんですけど、こういうきれいな層に並んでいます。最初にリチウムイオンが入った物質を作っておいて、ここからはリチウムイオンを引き抜けるよね、それも電気化学的にきれいに引き抜けるよねということを報告されたんです。
その論文がこいつですね。この１９８０年の論文で、『Ｍａｔｅｒｉａｌｓ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

Ｂｕｌｌｅｔｉｎ』というところに出ているやつです。著者は水島さんと、それからジョンズとワイズマンとグッドイナフです。この水島さんというのはこの写真の人です。もちろん日本人。東芝の方です。この方がお若いときにグッ
ドイナフのところへ行って、この実験をやった。この方はもともと半導体屋さんなんですよ。半導体屋さんです。
グッドイナフ先生ももともと半導体屋さんなんです。半導体屋さんなんですけども、オックスフォードに行かれて、そのとき水島さんがかかわっておられた半導体のほうのプロジェクトがあまりうまくいかなかったみたいで、お若かったから、ちょっとイギリスで気分転換みたいな感じでオックスフォードへ留学されたみたいなんですけ
ども、そのときに「どうせ１年か半年しかおられへんから、こんなんでもやってみろよ」みたいな感じで出されたテーマだというふうに聞いています。そういうような形で、これを見つけられたわけです。
このコバルト酸リチウムを正極として電池に用いたときの優位性としては、リチウムイオン電池一つ当たりの電圧です。リチウムイオン電池一つで４.１ボルトという非常に高い電圧を出せる。今まで使われていたいわゆる乾電池というやつは１.５ボルトぐらいですね。それの２本分は十分にあるよねということです。それと、もとの構造にリチウムを含んでいるので、充電反応から電池反応を開始できます。つまり、負極にアクティブなリチウ
ムをためておく必要がないわけです。それは工業的に生産する際の工程がとても安全になります。だから、そういう意味合いでこれはとても良いことだったわけですね。
一方で、コバルト酸リチウムという正極もいろいろと課題がございます。コバルトは希少金属で、南アフリカのほうで産出量が多いんですけど、いろいろ政治的に不安定な地域ですので、なかなか難しいことがあります。
そこで、コバルトが最初は使われていましたが、いろいろ代替えが今現在は行われています。その代替えの１つとして、グッドイナフ先生は、鉄を使うことを提案されます。鉄、どこにでもありそうな。
これも有名な論文なんですけど、これは１９９７年にグッドイナフ先生が出したやつで、LiFePO4 オリビンと言われるこういう化合物です。オリビン型のリン酸鉄リチウムという物質なんですが、これでも３ボルト以上の電圧が出てくる、充放電ができる電池が組めますよということで、現在、市販の電池にも使われております。
駆け足で申しわけありませんが、吉野先生ですね。吉野先生のご業績はどんなのかということですが、吉野先生のご業績はリチウムイオン電池の定義の中のここの部分です。
「カーボン材料を負極とし」というところです。
ここのところが吉野先生のご業績です。
この写真は２０００年にノーベル賞をとられた白川先生です。白川先生のノーベル賞はどんなことだったかというと、ポリアセチレンという物質を合成されたんですね。ポリアセチレンって、ここのユニットのことをアセ
チレンといいますが、ここ、三種結合になったやつですが、それを重合させて、こういうジグザクの構造を持つポリマーをつくったんです。これにドーピング、アルカリ金属をちょっと入れるとか、ヨウ素を少しと入れるとかすると、ものすごく高い電子伝導性を示します。ものすごく電気がよく流れるんですよというのを見つけられて報告されたんですね。
これが白川先生がノーベル賞をとられた理由なんですが、これと吉野先生のご業績は密接に関連していて、吉野先生というのはこのポリアセチレンを電池に使えないかということをやっておられました。こいつをマイナスの極に使えないのかなということを一生懸命旭化成でご研究になっておられました。ポリアセチレンは良い特性を示したようなんですが、結局、工業化はされておりません。なぜかというと、アセチレンというのは保存する

のがすごく大変なんです。タンクにためるのが。ボンベぐらいの大きさでためるのはいいんですけど、工業的にバンバン生産しようとすると大きなタンクでためないといけない。それは相当危ないことなんですよね。そういう意味合いで旭化成さんは工業化を断念したと聞いております。しかし、これを吉野先生はやっておられる。
だから、どこでノーベル賞をとったのという話になるんですが、多分、このノーベル賞に値したのはこのパテ
ント、特許です。この特許、実物を拡大したのがこの図面ですが、ここにある吉野彰と書いてあるやつですね、
アメリカに出した特許です。中身としてはいろいろ書いてあります。特許を読むのは難しいですが、ここら辺に、プラスの極はさっき言ったリチウム含有の遷移金属酸化物を用いるとあり、この辺にカーボン材料を負極に用いますということが書いてあります。この部分が多分ノーベル賞の対象になったんだというふうに思っております。
要するにここの部分、この負極の部分に黒鉛系の材料、カーボン系の材料を使われて、この中にリチウムイオンが出たり入ったりしますよと。それをマイナスの極にして、プラスの極は先ほどのリチウム含有遷移金属酸化物で、現象としては電気化学的インターカレーションを正極・負極の両方の極で使うということを特許として申請されて、それでリチウムイオン電池をつくられたというのが吉野先生のご業績というふうに理解しています。
ここの部分、ここ、黒鉛と書きましたけど、いろんな炭素系の材料が使えるんですね。黒鉛って非常に難しい分野で、これがちょっとゆがんでいるやつとか、ちょっと斜めになっているやつとか、いろんな種類の、ハードカーボンだとかソフトカーボンだとか、いろんな種類がございまして、最初、吉野先生が出しておられるのは、
この黒鉛という限定はないんですけどもカーボン系の材料を使ってという形で書かれているところで、また、それを実際に実用化まで持っていったというところでノーベル賞になったというふうに理解しています。
リチウムイオン電池の特徴としてはここに書いてある通りで、それまで使われていたニッカド電池と比べて非常に大きなエネルギーが取り出せるよとか、３.６ボルト以上の電圧が出せるよとか、大電力が取り出せるよとか、
有害な水銀とかカドミウムとか鉛とかは入っていませんとか。金属リチウムを使っていたいわゆるリチウム電池というのはＩＡＴＡの、飛行機の規制ですけど、それで規制がかかっていて、カメラ用のリチウム電池２個までしか機内に持ち込んではいけませんという法律がその当時ございました。リチウムイオン電池は金属リチウムを使っていないから自由に持ち込んでいいよということになって、この辺も大きかったと思います。
注意点というか、いろいろデメリットもあるんですけど、きちっと使えば安全です。時々新聞で、リチウムイ
オン電池が熱を持ちましたとか、膨らんで危ないですとか、いろんなことが報道されますし、いろいろそういう
まだまだ開発を続けなきゃいけない部分はあるんですけれども、とりあえずこんなところです。
リチウムイオンの工業化ですけども、先ほど申し上げたみたいに１９９１年にソニーが電池に名前をつけて、つまりリチウムイオン電池として市販したのが最初ということになっているんですが、実は旭化成さんは１９８
７年に、電池は名前をつけずにセミコマーシャル、つまり試供品みたいな感じで出しておられた。旭化成さんは
もともと電池メーカーではございませんので販売には非常に慎重だったようです。だけど、ソニーが先に製品を市販してから、慌てて翌年に旭化成さんと東芝さんで合弁会社をつくられて、Ａ＆Ｔバッテリーというんですけ
ども、そこでこういう電池を量産されて市販化されたと聞いています。
この写真は吉野先生です。たまたま先月かな、電池討論会という学会が京都であって、吉野先生のご講演がございました。ちょっと行ってきたので、とりあえず記念写真みたいな感じです。私、個人的には吉野先生はそん
なに面識がないというか、私は知っていますけど向こうは僕の名前は覚えてないだろうなと思います。
今、このＬＩＢＴＥＣ（リブテック）という形で私はいろいろお世話になっています。ＬＩＢＴＥＣというのは企業組合さんで、いろんな企業が、リチウム電池に関することをやっている企業さんがいっぱいあるんですけ
ども、それが集まっている組合です。そこのところが今、次世代の蓄電池開発ということで、経産省傘下のＮＥ
ＤＯというところから資金をいただいて、より安全な電池をつくろうということで取り組んでおります。私もここら辺でちょろっとだけ拘わっておりまして、今まで溶液だった電解質溶液の部分、この電解質溶液には有機溶媒を使っているんですけど、ここが燃えやすいので、そうじゃなくて全部が固体で構成して、全く溶液を使わな
い電池をつくろうとしていて、全固体電池という名前をつけているんですけど、それに取り組んでいる次第です。

大学としては、いろいろなところが参画しています。東京工業大学とか北海道大学とか九州大学とか入っているんですけども、私立の大学としては唯一、甲南だけが入っております。大学の宣伝もさせていただいたということで私の講演は終わらせていただきたいと思います。ありがとうございました。
（拍手）（反訳省略）【稲田】

時間が参りました。非常にタイトな時間で申しわけないですが、先生方の話を十分聞きたいと思います。
さて、第２のセッションは、日本人がノーベル賞をとったということでみんな注目しているわけですが、実はもう１つの物理学賞ですね、ここでも大きなことがございます。そのあたりの展望を本学の教員の須佐先生からご講演いただきます。須佐先生の講演は非常にわかりやすくて定評がございますので、請うご期待ということで、先生、じゃ、よろしくお願いします。
【須佐】

どうもありがとうございます。ちょっとハードルを上げられて緊張してるんですけども、理工学部の須佐と申します。きょうは寒い中お集まりいただきましてありがとうございます。
きょうは今年のノーベル賞の解説ということでお題をいただいていましたので、お話をさせていただきます。
物理学賞というのはここ七、八年ぐらいの間、大体、交代交代になっていまして、１つはいわゆる役に立つ物
理学といいますか、物をつくったりとか、何か物の性質を調べるというような、さっきのリチウムイオン電池のような感じの研究と、ちょっと役に立つかどうかわからないけれども非常に基本的な、宇宙の研究であったり、あるいは素粒子の研究であったりというのがもらうということになっていまして、今年は宇宙の番でしたので、何かこういうのがあるかなという予想はしていたんですけども、やっぱりこうなりました。
今年のノーベル賞をいただいた方は、ご存じの方も多いと思いますけれどもこの３人の方々です。赤線を引いていますけれども、実は今年のノーベル賞は全然違う、僕らから言ったら全然違う内容で２組の先生方がもらわれたと。まず、左側がジェームズ・ピーブルス先生という方ですけども、この方はちょっと漠然としたタイトルをつけたのですが、現代宇宙論の理論的基礎の確立ということで、非常にたくさんの研究をされています。現代
宇宙論で基本的な部分を構築する中の先頭にずっと立ってこられたという方ですね。もう１つは、太陽系外の惑星を発見したと。これはわかりやすいですね。太陽系の外の星、ほかの星があって、その星の周りに惑星がいるということを実際に観測で確かめたという功績で、このお二人ですね、マイヨールさんとケローさんという方がノーベル賞をもらわれました。
この時間で２つの内容はなかなか難しいものがあるんですけども、ちょっと頑張っていきたいと思います。
まず最初のピーブルス先生なんですけど、ピーブルス先生といえば僕が最初に思い浮かぶのは教科書です。主に２つここに挙げましたけども、『ＰｈｙｓｉｃａｌｆＣｏｓｍｏｌｏｇｙ』とか、『Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏＰｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｓｍｏｌｏｇｙ』という、こういう教科書を書かれまして、僕が大学院生になった

ときにちょうどこの左側の新しいほうの教科書が出版された時期で、これを修士の１年生のゼミのときに、怖い先生に「これを読め」と言われて勉強したという記憶があります。こっちの古い本は、僕よりも世代が上の人々はほとんど全員勉強しているというぐらいの、非常にバイブルみたいな、そういう教科書を書かれた方で、ご自身の研究成果をまとめてこういう教科書を書かれたということで、そういうことも非常に有名な先生です。
具体的にどういうことをされてきたのかというと、いろいろあります。大きく分けて３つ書きました。宇宙背景放射及びその異方性の理論的予言ということをされました。これが多分一番大きいのではないかなと僕の中では思っています。それから、宇宙の構造形成ですね。銀河とか銀河団という大きな構造が宇宙の中にはあるんですが、それがどうやって生まれて来るんですかということの理論的な基礎を築かれたと。それから、聞いたこともあると思うのですが、ダークマターとかダークエネルギーという、こういうものの基礎的な概念を実証的な形で推進したということで、特にダークマターの方の基礎づけを行ったという意味で非常に有名な仕事があります。
ということで、これを全部説明すると宇宙論の講義を１年分やらないといけないということになりますので、無理です。なので、きょうはちょっと絞ってこの宇宙背景放射のところの話をさせていただきたいなと思います。

とはいえ宇宙論の話なので、宇宙全体の話を大体理解していかないとなかなか難しいということで、宇宙論の話を少し最初にしたいと思います。昔の人は宇宙のことをどう思っていたのかというと、いろんな国の人がいろんなことを思っていたわけです。これは須弥山という山。これは仏教の中ではこういう考え方だったわけですね。
須弥山ってすごい高い山があって、この下のほうに南贍部洲（なんえんぶしゅう）というのがちょっとあるんですけど、あそこに我々が住んでいると。日本はあの辺にあるらしいですね。それで、多分これはインドとヒマラヤの関係だと私は思うんですが、こういう国があると。これが小世界という１つの世界を構成していて、１,００
０個集まって小千世界となって、それがまた１,０００個集まって中千世界で、大千世界でと。これを全部合わせて三千大千世界というふうに言うらしいですが、こういう世界観を持っていたんですね。階層的になっているところは（現代的に見ても）そんなに悪くないんですけれども、現在ではやはり全然違います。
現在はどうなっているかというと、いわゆるビッグバン宇宙論というもので宇宙全体のことが理解されている。
すなわち宇宙の中にはたくさんの銀河とか星とかがあるわけですが、それは未来永劫の昔から無限に広がった宇宙の中にずっとあるというわけではなくて、何かあるときに始まったと。そのことをビッグバンと呼びます。時間とともに宇宙が広がりながら、膨張していきながら、いろんな構造が生まれてきたと。その中に我々が住んでいますよというふうに考えられています。これはそのコンピューターシミュレーションの様子を描いたものです。
さっきの話と違うのは、やっぱり空間というだけじゃなくて、時間と空間が渾然一体となった１つの概念としてこの宇宙論というのがあるということをまず覚えておいていただきたいと思います。
その宇宙、広がっているという話なんですけれど、それを少しお話します。これは皆さんも知っていますよね、
お月さんです。満月のお月様です。お月様の大きさに比べて、これぐらいのすごい小さい領域を選んできます。
どうやって選んでくるかというと、できるだけ何もないところです。できるだけ何の星もないし、何の銀河も見つかっていないような小さい領域を探してきます。そこをこういう、これはハッブル宇宙望遠鏡という望遠鏡ですけども、すごい望遠鏡でじっと見るんですね。長いこと、じーっと見るということをすると、何が見えるかというと、この領域を拡大するとこんなふうに写真が写ります。何か染みみたいなのがいっぱい、ぶわーっと写るんですが、これ実は全部銀河です。天の川です。我々の銀河系の外の天の川です。大体全宇宙で１,０００億とかいう数の銀河があるのではないかと考えられています。
ちょっと拡大してみるとこんな感じで、確かにこの辺とか、何かいかにも銀河という感じの形をしているのがわかると思うんですけど、この中で注意していただきたいんですが、銀河は大きく分けて２種類ありまして、丸っこいものとこういう円盤みたいなものがあります。大体丸っこいものというのは色が赤いんです。どういうことかというと、観測するとわかるんですが、非常に古い星ばかり集まっている。年寄りの星ばかり集まっている。
このような星の集まりは赤くなります。
こういう円盤型の銀河というのは、これはまだたくさんガスを持っている銀河で、ガスを持っているということは次々若い星が生まれ続けている銀河なんですね。若い星というのは青く見えるので、そうすると、ちょっと色が白っぽく、青っぽくなるということになって、それで、こういう色とりどりの色になっています。しかしよく見ると、そんなことを言いつつこの辺とか見ると、これとかいかにも円盤なんだけど、何か赤いんですよね、
これとかもそうですね。必ずしも僕が言ったことが正しくないように見える。
これはどういうことかというと、ご存じの方も多いと思うんですが、いわゆるドップラー効果というのが起きます。ドップラー効果というのは、ここに救急車の絵を描きましたが、波の性質です。救急車が我々に近づいてくるときというのはちょっと音が高く聞こえるという経験がおありだと思うんですけど、一方で、遠ざかるときにはちょっと音が低くなって聞こえます。これはどういうことかというと、物理的に言うと音の波長が近づいてくるときには短くなるんですね。圧縮されて短くなります。遠ざかるときには波長が長くなる。波長が長くなる
短くなるというのが、音の高い低いというふうに人間は感じるようにできているわけです。
さて、光も波なんですよね。音波と同じで波です。ということは、光でも同じことが起きます。もし銀河が我々にすごい勢いで近づいてきていると、光の波長が短くなると。もし銀河が我々からすごい勢いで遠ざかっていると、光の波長がちょっと長くなる。光の場合に波長が長くなると、色が変わります。音の高い低いじゃなくて色が変わって、赤くなります。波長が短くなると色が青くなるということになっています。
ということで、さっき赤い銀河がいっぱいいたということは、これはどういうことかというと、彼らは遠ざかっているんですね、我々から。しかもすさまじい勢いで遠ざかっています。光速の何％とかそんな感じで遠ざかっています。
これを最初に気づいたのはこのエドウィン・ハッブルという方で。私が生まれる前に亡くなっていますけれど
も、１９５３年。彼がハッブルの法則というのを見つけました。
このグラフは、横軸が銀河までの距離ですね。縦軸が銀河から遠ざかっている速さ。遠ざかっている速さとい
うのは、赤くなりぐあいを見て速さを計算するわけです。この点一個一個が一個一個の銀河に対応するんですが、この点を見てこの線を引いたのかというのはなかなかすごいんですけど、引いたんですよね。引いて、銀河までの距離に比例した速さで銀河は遠ざかるんだと言ったわけですね。
これは現在どうなっているかというと、現在こうなってるんですよ。縦軸と横軸のスケールを見てもらったらわかるんですけど、さっき、同じ単位ですけど、１、２であったものが１００、２００、３００とこうなっていますから、観測機器の進歩ですごく遠くを見られるようになったので、すごく遠くの銀河の観測ができると、こ
ういうことになっているわけですね。確かに正しいと、ハッブルの法則は成り立ってるなということになったんですけど、実はここにハッブル先生が引いた線をこの上に引いてしまうとこんなところに来るんですよね。ずれてるんですけど、ハッブル先生が引いたので、ハッブルの法則です。
ということで我々からの距離に比例してその天体はその速さで遠ざかっていくと。遠ければ遠いほど、速く遠ざかっていくという性質があるんですね。
これを理解するのにどういうことを考えたらいいのだろうかと。まず普通に考えたら、我々の住んでいる太陽系なり地球なり銀河系なりが宇宙の中の特別な臍にいると思うと、天動説みたいな感じなのでちょっとおかしいだろうと。普通の場所にいるんだけど、こういうことが成り立っているというモデルはないんだろうかと考えた
ときに、実はその当時、同じ時代に発見されて出てきたアインシュタインの一般相対性理論というのがあったんですね。これによると、宇宙が完全に一様であると考えると、宇宙というのはずっと広がり続けたり縮み続けた
りするということが予言されていました。アインシュタイン自身はそれが気に入らなかったので、そんなのはな
いと言って「宇宙項」というものを足すことにして、バランスを保っているのである、と言ったんだけど、あれは間違いだった、とこの法則が明らかになってからアインシュタインは言ったと言われています。
どういうふうに考えるのかというと、完全に一様な宇宙は、一様なまま広がっていくと考えると、この一個一個の星があるところが銀河のいるところだと思ってもらうと、お互いの間隔は時間がたつと広がっていきますよね。風船の上に点を打って、ふーっと吹いたみたいなイメージですね。こうすると、実は、ちょっと計算したらわかりますが、距離が遠ければ遠いほど速い速度で遠ざかっていきます。もし興味のある方はうちへ帰ってやってみられたらわかります。こういうモデルで、授業ではこれを計算して確かめますが、きょうはそこまでやりません。
ということで、何か宇宙は膨張しているぞという話になるのですが、当然この帰結として何が起きるかというと、今広がっているということは時間を逆回しにしたら縮むんです。縮むと何が起きるかというと、物が圧縮されると熱くなるんですよね。熱くなります。どこまでもどこまでも熱くなります。昔にさかのぼればさかのぼる
ほど、めちゃくちゃ熱くなります。そんな熱くなるのかというのを疑う人もいるかもしれないので、きょうは実験をしようということで実験道具を持ってきました。これを見たことある人も、結構理科の先生はみんな知ってるんじゃないかなと思います。
これは試験管です。種も仕掛けもありません。要するに、マジックをしようというのではなくて、実験をしようという話です。これは試験管です。種も仕掛けもない試験管。試験管の中に鼻紙を切って入れます。これ、鼻紙です。鼻紙を入れてですね。それで、ここをこういうピストン、Ｏリングがついているんですけど、このピストンでぎゅっと押すんですね。圧縮されます。どうなるでしょうかというのをちょっとやってみます。
これが一番疑わしいんですけど、別に単に支えるためのガイドでありまして、何も不正はありません。こうとめて、この窓を見ておいてください。じゃ、失礼して。力が入らないと失敗するんですよ、これ。失敗したら目も当てられないので。行きます。見えますかね、これ。ここの窓のところ。後ろの人、大丈夫ですか。行きます。
大丈夫かな。
（ピストンを押す）（「おおっ」の声あり）【須佐】

よかった、よかった。
（「マジックだ」の声あり）【須佐】

いや、マジックじゃないですよ、これ。誰がやってもできます。うそだと思う人は後でやっていた

だいたら大丈夫です。
ということで、物は圧縮されると温度が上がるんですね。これがどれだけ温度が上がるかとかいうのは、ほんとうに高校３年生とか大学初年次ぐらいの物理の知識で計算すれば、すぐ、ああ、なるほどなとわかるということになっているんですけど、大体４００℃とかそれぐらいまで温度が上がります。
ということで、宇宙も宇宙全体でこれをやるわけですね。それは紙が燃えるどころじゃない。本当にどれだけでも縮んでいくわけですから、圧縮率もすごいことになるわけなので、最後には要するに全てのものが溶けてば
らばらになります。例えば原子も、原子というのは原子核と電子がいるわけですけど、それは剥ぎ取られちゃいます。エネルギーが高くなる。原子核自身も壊れていきますし、その原子核の中を構成している核子も溶けていきます。ということで、ほんとうに全部溶けてスープみたいになったような宇宙に、最終にならなきゃいけない
よなということになったわけですね。宇宙が膨張しているんだから、逆回しすると。しかも今の膨張しているス
ピードを考えたら、何年前ぐらいから始まったんだというのがわかるわけですよ、大体ね。計算できます。それが計算すると大体１００億年とかいう昔だということが、結構これは早い段階から知られていまして、１３８億
年とかすごい数字にきちっとなったのは最近です。
これがそのビッグバン宇宙論というもの基本的なフレームワークです。証拠はあるのかいと。もちろん膨張しているという証拠はあるわけです。それは今膨張してるだけだろうと。昔はわからない。熱かったのか、本当に？
ということになるわけです。その辺でさっきのピーブルス先生の活躍があったわけですね。
宇宙背景放射という話をしたんですけど、それは証拠の１つなんです。宇宙のごく初期というのは非常に熱い状態ですから、物質もあるんですけど光もあるんですね。光も大量にあります。物質がお互いに相互作用しながら、吸ったり吐いたり散乱したりしながら渾然一体となった、物理では熱平衡状態という難しい言葉を言うんですけど、いつもエネルギーをやりとりしているような、そういう状態です。一様な状態。これが初期の宇宙で、光が満ちあふれている状態。
それで、ちょっと想像してほしいんですけど、初期の宇宙にいると思ってください、今、自分が。座っている
んです、こうやってね。目をつぶって、周りに光が飛んでいるんだと思ってください。いいですかね。宇宙は膨張していきます。そうすると、膨張していくので数が減っていきます、周りの光子の数が薄まっていきます。だんだんだんだん薄まっていく。薄まっていって現在まで来るんですけど、現在まで来てもなくなっちゃいないんですよ。十分遠くからやってくる光が必ずいて、我々は今当たっているはずです。昔にそんな光があったのなら。
この光を宇宙マイクロ波背景放射と呼んでいます。
これを見つけたんですよね。見つけたのはピーブルス先生じゃなくてペンジアスさんとウイルソンさんという方。彼らはベル研究所という電話会社ですね。そのベル研究所というのは非常に基礎的なことをずっと研究している研究所で、彼らはパラボラアンテナの雑音をとるのに一生懸命頑張っていた。雑音をとるのに頑張っていたんだけど、何をどうやっても消えないと。これは何だとなっていたときに、プリンストン大学にいるピーブルス
先生がいるグループの人々が、いや、それは宇宙の初期に背景放射というのがつくられていて、それは現在まで来ているはずだと、その予言をしたわけですね。これは間違いなくそうだということになって、アメリカ天文学
会誌に、１９６５年というのはこれも私が生まれる前ですけど、ちょうど並んで２つの論文が同時に掲載されました。なぜか実験のほうの論文だけがノーベル賞に最初になりました。これが１９７８年のノーベル賞になったということです。なので、ピーブルス先生はそもそもの理論的な予言のところで貢献をされています。
そのときの光の、どういう光がやってくるのかということなんですけど、まずマイクロ波といったら何かというと、宇宙のごく初期というのはすごく熱いんですけど、宇宙が膨張していく中を光が伝播してくるので波長が引き伸ばされるんですね。ということは、もともとすごい高温の紫外線とかいった光なんですけど、それがちょうどマイクロ波、マイクロ波というのは電子レンジぐらいの波長ですけど、まで引き伸ばされて我々のところに届く。しかもごく初期の光というのは最初熱平衡状態にあったといいましたから、熱平衡状態になっているときの光というのは、黒体放射というスペクトルをもっていなきゃいけないと、これはわかっています。実際観測するとびっくりするぐらいきれいな黒体放射なんですね。ということで、あらゆる証拠から、これはきっとビック
バンのときの光を見ているんだというふうに考えたわけです。
この背景放射についてもうちょっと説明していきます。では、この宇宙初期の背景放射は実際、宇宙が始まってどれぐらいの時代の光なのか。例えば始まった瞬間だったらものすごく高エネルギーです。だけど、もうちょっと後の時代に来たものなのかとか、その辺を説明したいのですが、それを理解するには宇宙の晴れ上がりということをちょっと説明しないといけません。
これは何かというと、宇宙って膨張していきます。膨張していくんですが、膨張していくのでだんだん温度が下がっていきます。下がっていくと、宇宙のごく初期には、さっきも言いましたけども原子というのが原子核と電子に分かれてばらばらに存在しているんですけども、温度が下がっていくと結合するんですね。途中で中性化します。
その絵がこれで、横軸は時間軸で、水素原子ばかりと思ってください。ある時期、昔は電子と原子核がばらばらになっている。つまり電荷がむき出しになったような状態。ある時期よりも後の宇宙というのは中性化しているということになります。そうすると、その中を光が飛ぶとどうなるのかというと、この黄色い丸が光だと思ってください。僕が適当にこう描いたんですけど、こんな感じというイメージ図ですね。この辺を飛んでいるときにはガクガクするんですよ。何故かというと、光というのは電気を帯びているものと相互作用するので、電荷がむき出しになっていますから散乱されます。ここを通り抜けて、この時代よりも後まで光がやってくると、それは世の中のものが全部中性になっているので、ほとんどのものと相互作用することなく、そのまますーっと真っすぐ飛んでくる。
そうすると、ちょっとこれは難しい話ですけども、例えばこの辺に誰か居て、懐中電灯を照らした。そうすると、こっちの現代の宇宙で我々はその懐中電灯を見たらどうなるかというと、これ、散乱されますから、ブワっと広がりますよね。すりガラスの向こうのライトのようなもので、はっきり見えない。広がって我々まで届いています。だけど、この辺で誰か懐中電灯をつけたら、超強力でないと無理だけども、超強力な懐中電灯なら点に見えるわけですね。目が十分よければ点に見えるわけです。
何を意味しているかというと、この宇宙中性化、これを晴れ上がりというんですけど、晴れ上がりの時期よりも前の光の情報というのは消されてしまいます。ここに何かへのへのもへじと光で書いて、ライトで書いても見えないです。へのへのもへじが見えない。だけど、ここにへのへのもへじと書いたら見えるという、そういうことなんです。なので、結局のところ、我々がさっき言った背景放射で見ている光というのはどこから来る光を見ているかというと、ちょうどここですよね。最後に散乱された光が我々のところに届くという様子を見ているはずです。ここを最終散乱面といいますが、ここの光の様子を我々は見ています。
ところが、そうかといって納得するわけにいかなくなって困ったことがありました。どういうことかというと、背景放射を観測すると、どの方向から来る光も完璧に同じです。違いが全くない。完全に等方な光がやってきます。それは何を意味するかというと、宇宙が始まったときに、宇宙が始まってこの最終散乱面ぐらいの時代に、

宇宙は完璧に等方だ、一様で等方だったということを意味しているわけです。
それはちょっと具合が悪くて、何故かというと、我々は、今ここに存在しています。地球もあるし、太陽もあるし、銀河系もあるし、今の宇宙は全然一様じゃありません。凸凹もいいところなわけです。ものすごい密度の差があって、全然一様じゃありません。ということは、宇宙が始まったときに何か種が仕込まれていなかったら具合が悪いわけです。こっちから来る光のほうがちょっと強いなとか、こっちから来る光がちょっと弱いなとか、そういう情報が欲しいわけです。それがなかったら、みんな安心できないわけですよね。
ピーブルス先生はそこでまた大活躍でありまして、１９７０年と８２年の論文で、理論的に、これこれこういう理由でこの程度の揺らぎがあるべきだということを予言したんですね。それに基づいて、大分後になりますけ
ども、これはちょうど私が大学院生になった年なんですが、ＣＯＢＥ衛星が宇宙のこの辺から来る光はちょっと強いとか、この辺から来る光はちょっと弱いとかいうのを初めて発見した。すごい微妙な違いです。さっきの温度でいうと１０万分の１ぐらいの差があるということも発見して、それで２００６年に彼らがこの衛星観測の貢献でノーベル賞をもらっています。
現在どうなっているかというと、現在はプランク衛星というのはこの２世代後の衛星でありまして、こうなっています。大分様子が違いますよね。目がよくなっているんですね。衛星の角度を細かく見る能力が上がっています。１０万分の１というのは変わらないんですけど、これぐらいの構造が実際に見つかっています。
そして、ピーブルス先生の寄与で一番大きいのは、この揺らぎの波長ごとの強度を予言したということだと思います。これは今のプランク衛星の観測した揺らぎで、光の強度の差のマップですが、ちょっとここが難しいんですが、物理学ではしばしば波の重ね合わせでこういうのを表現します。分布はランダムなんですけど、ランダ
ムなものを長い波長の波と細かい波長の波の重ね合わせで考えるわけです。たとえば細かい点々がいっぱいある
場合には、細かい波長の波のほうが優勢になるわけですね。細かい波長の波がどれだけの強さでまじっています
かというのを描いたというのがこの図で、これは詳細を理解するのはなかなか難しいのでいいんですけど、横軸は角度で、ここは角度ですね。全天の角度をあらわしていまして、こういうフィーチャーを持っているということが解析するとわかります。
驚くべきことは、この赤い点が観測データです。赤い点が観測データで、緑の線が理論曲線です。宇宙論の理論が、背景放射のわずかな揺らぎをびっくりするぐらい、これは本当にびっくりするぐらいちゃんと説明するんですね。ビシッと予言できるという、この理論的な基礎を築いたのがピーブルス先生の業績ということになります。
では、ピーブルス先生の話はこのぐらいにして、マイヨールさんとケローさんの話に行きます。
これはわかりやすい話で、太陽系の外に惑星を発見したという、そういう話であります。古来、こういう我々の世界以外の世界が世の中にあるということを何となく妄想して、夢想してＳＦをたくさんつくってきたわけですけど、これもＳＦの１つですが、どうやって見つけたかというと、これはわりと簡単でして、星のふらつきを探しました。
これはどういうことかというと、これがどこかの星だと思ってください。どこかにいる星。周りに別の星が回っていると。そうすると、物理学によると２つの星がお互いの重力を及ぼしながら回っていると、お互いの重心の周りをくるくる回るんですね。お互いの重心の周りを回るんです。もし同じぐらいの太陽が２つある、これを連星といいますけど、連星の場合だったらちょうど真ん中をお互いがぐるぐる周る。では一方が木星だったら、ちょっと大き目の木星がいたとしましょうと。太陽の周りを回ると、こっちの太陽はほとんど動かない。何故かというと、重心がほとんど太陽のところにあるので動かないんですけど、太陽も一応動きます。その木星の周期に合わせて動きます。この動きを探そうという作戦です。これが実際ふらふらしているというのを観測で発見してやれば、見えないけれども木星が回っているはずだという、そういうことを考えたんですね。
この動きをどうやって見るんですかというと、実際望遠鏡で横に動くのを見るのはなかなか、最近はちょっとできるようになっているんですけど、難しいので、さっきのドップラー効果を使うんです。ドップラー効果というのは、要するに我々が望遠鏡を見ていると、例えば木星があって、太陽があってと、こうなります。太陽だけ見えているんですけど、太陽がこっちを向いてきているときにはちょっと青くなるんですね。光が青くなります。
それで、逆に向こうを向いているときにはちょっと赤くなると。この赤くなり方、青くなり方から速度を測定します。それを実際測定したよというのがこれで、速度の変化を縦軸に置いて、横軸に時間をとっている図ですが、きれいにこういうサインカーブみたいなプロットが出てきたということで、見つけたという話であります。
見つけたということもさることながら、この発見で驚くべきだったのは、思いもよらないものを見つけたということです。どういう意味かというと、ホットジュピターという名前で呼ばれているのですが、地球の軌道の５％ぐらいのところを回っている木星の半分くらいの質量の惑星が見つかりました。このような重い惑星というのは
我々の地球よりもずっとずっと外側の軌道をぐるぐる回っているものだというふうに通常思われていたんですね。何かみんな信じてたんだけど、実はそういうんじゃないのが最初に見つかりました。
これは理由があって、なぜ見つかったかというと、重い惑星が近くにいたらよりふらふらするんですよね、太陽が。だから、木星みたいな惑星が、すごく近所にいるものが最初に見つかるのは当たり前で、観測しやすいわけです。それで見つかったということで、惑星の形成理論のほうにも大きなインパクトがあって、どうやってそんなものをつくるんだと言って、ワッと理論が盛り上がっていったということになります。
これは最初の１発なんですけど、ノーベル賞なんですが、現在どうなっているかというと、その後、ずっと観測が進みました。こうだったらいけるのだということでみんなが調べたんですね。調べに調べて、いろんな別の方法も見つかって、ここ、点が今打ってありますけど、横軸が太陽からの距離ですね。太陽というか、星からの距離ですね。ちょっと変なグラフになっていまして、ここが太陽からの距離の、単位がここはちょうど地球がいる場所。地球と太陽の距離。その１０倍、１００倍、これは１０分の１、１００分の１と。地球はこの辺にいます。縦軸は重さですね。どういう重さの星なんですかということでありまして、木星の質量が１として、地球はこれぐらい、３００分の１ぐらいということで、ここに赤い点、青い点がいっぱいあるんですけど、これは全部
我々の系外で見つかっている惑星です。３０００個ぐらい、既に我々は太陽系の外に惑星を見つけているんですね。こういう別の世界を探すという基盤を築いたという功績が非常に大きいというふうに考えられて、ノーベル賞をとられたということであります。
最後に、ちょっと時間が超過していますけど、こういう話をすると、大体こういう話をしたほうがみんな喜ぶ
ので、宇宙人の話をします。宇宙人がいるのかとよく聞かれるんですけど、僕はいると思います、正味の話ね。
地球まで飛んできてるかって、いや、それはないでしょうと思うんだけど、いると思います。そのいると思うという根拠を話したいんですが、それほどちゃんとした話ではありません。
まず、我々の住んでいる天の川に何個知的生命が住んでいる星があるんだろうかということを計算した人がいます。ドレイクの公式という公式で計算した人がいるんですけど、これは僕が子供のときからあります。
どういう計算をするかというと、まず、銀河の中にある太陽みたいな星の数から始めます。大体２,０００億個
ぐらい、これはわかっています。
次に、そのうち惑星を持つ太陽の割合、これは大体１です。これもわかっています。みんな持っています。ほ
とんど持っていると考えるべきだというのが現代の理解です。
次、そのうち地球のような惑星を持っている太陽の割合。地球のような惑星というのは、つまり生命が住めるような、ハビタブルプラネットといいますけど、住めるような惑星を持っている割合、これはちょっとわからな
いので、わからんから１００分の１だということで１００分の１にします。
次、そのうち実際に生命が誕生した割合という、これもちょっとわかりません。地球みたいな惑星があったとき、そこで本当に生命が生まれるのかと言われたらそれはわからないので、１００分の１と。
次、そのうち生命が誕生したけれど、アメーバだったらおもしろくないじゃないですか。知的生命までいくという割合がわからない。これは１００分の１。
次、そのうち通信技術を持たないと我々と話ができないので、電波望遠鏡を持っているという割合、これが１

００分の１と。
それで、最後に出てくるのが、その惑星の寿命のうち通信技術を持つ期間の割合。これはちょっと難しいんですが、どういうことかというと、我々が電波望遠鏡を発明してから１００年もたってないわけですね。もし、もしですよ、あした、〇〇○がそこら中にミサイルを撃ちまくったと。それで、△△△△も撃ちまくったと。□□□□も、俺もまぜろと言って撃ちまくったとしますよ。そうすると、世界は滅亡します。人類はいなくなるんですよね。ということは、我々は一応知的生命なんですけど、知的生命が電波望遠鏡を持っていた期間って１００
年なんですね。１００年です。それに対して、惑星の寿命というのが大体今、地球が始まって４６億年で、太陽の寿命があと５０億年ぐらいですから、本来ずっと人間が生きていれば５０億年ぐらい残りあったんだけど、それが１００年しかなかったとなったらすごい短いわけですよね。そんなことはなくて、十分我々賢いと、あるいは宇宙の知的生命は十分賢いというふうに思うと、ここのファクターは１００億分の残りの５０億年になりますから０.５ということで、そんなに減りません。
計算するとどうなるかというと、１０００個ぐらいいるということになります。すごいいいかげんな計算です
けど、何かそれらしいですよね。それらしいと思う理由は、ここ、適当に１００分の１と置いたんですけど、実はこれ、最近一部わかってきました。住めるような星がどのぐらいあるのかという割合がわかってきました。これはそういうプロジェクトがあって一生懸命調べているんですけど、それによると、さっきのファクターというのは１００分の１と置きましたけど、実際見つかっている惑星に対して５５個ぐらい実際に地球と同じような環
境をつくれる星があるということがわかっていますので、これを計算すると０.０２程度になるのでさっきより多いですね、むしろね。だから、意外にいけます。だけど、その上でほんとうに生命が生まれるんですかって、こ
れはちょっとわからないので、ちょっとお遊びみたいなところもありますけども、「いるんですか」と言われたら、「それは普通いるでしょう」というふうに思うのが多分僕は自然かなというふうに思っています。
ということで、大分適当な話で申しわけなかったですけども、これで終わりにします。ありがとうございまし
た。
（拍手）
【稲田】

須佐先生、ありがとうございました。ほんとうに時間制約のある中に物理学賞の２つの領域の話と、最後、とてもおもしろい話をしていただきました。皆さん、あれでしたら孫にもこういう話をして、おじいちゃんやおばあちゃんはきょうは知的な勉強をしてきたということで自慢していただいたらいいと思います。
ちょうど時間が参りましたので、あと、もし質問等々がございましたら個別にお声がけしていただいたらいいと思いますので、本日はほんとうに長い間、ありがとうございました。こういう計画をわかりやすくまた伝えるということをやってまいりますので、また今後ともよろしくお願いいたします。本日はありがとうございました。
（拍手）―― 了 ――