【科学】感想：NHK番組「神の数式　完全版」第１回「この世は何からできているのか　～美しさの追求　その成功と挫折～」

NHKオンデマンド | 神の数式　完全版第１回　この世は何からできているのか～美しさの追求　その成功と挫折～
https://www.nhk-ondemand.jp/goods/G2014053659SA000/
放送　NHK BS1。全4回。

【※以下ネタバレ】
　

この世は何でできているのか。人類の究極の謎を解くとされる「神の数式」。ヒッグス粒子の発見で、その輪郭に迫った天才達の１００年の苦闘を描く、４回シリーズ完全版。

出演者ほか
【出演】オジェル・ノザキ，【語り】小倉久寛

人類の思索の歴史。それは、全宇宙の謎を解く唯一無二の“神の数式”を追い求めた歴史でもあった。ニュートン、アインシュタイン以来、科学者たちは「あらゆる自然現象は、最終的には一つの数式で説明できるはずだ」と信じてきたのだ。そしてノーベル賞を受賞したヒッグス粒子の発見によって、人類はその究極の数式の輪郭をつかもうとしている。２０１３年９月に放送し大きな反響を得た番組を４回シリーズの完全版として届ける。

第１回　この世は何からできているのか～美しさの追求　その成功と挫折～　(2013年12月24日(火)放送)

内容

　
●神の数式とは

　物理学者はこの世の全てを数学の式で表すことを目指している。現在、大気の動き、オーロラの発生、電磁気、などを現す式は存在するが、物理学者は宇宙の全ての現象を一つの式で表すことを究極の目標としている。その式は「万物の理論」「神の数式」などと呼ばれる。

　現在神の数式に最も近いとされる式は、『「基本素粒子」＋「電磁気力」＋「強い核力」＋「弱い核力」＋「ヒッグス粒子」』の５つの式から構成されている。

●五つの式

・「基本素粒子」とは、物質を構成する「電子」「クォーク二種類」「ニュートリノ」の四つの粒子の事。
・「電磁気力」とは「原子核と電子を結び付ける力」「原子同士を結び付ける力」
・「強い核力」とは原子核を結びつける力。
・「弱い核力」とは原子核内部からニュートリノを飛び出させる力。
・「ヒッグス粒子」とは物の重さを生み出す粒子。

●第一の式「基本素粒子」の式

　1928年、ポール・ディラックは素粒子の性質を説明する「ディラック方程式」を発表した（＝第一の式）。ディラックは実験を元に式を見つけるのではなく、「美しさ」を求めて理論的に式を作り出した。物理学者の言う「美しさ」は「対称性」という性質の事で、観測者の視点に関わらず式が変化しない性質。対称性があるから、物理の法則は日本でもアメリカでも同じものが使える。

　ディラックは
・「回転対称性」
・「並進対称性」
・「ローレンツ対称性」（時空間に関する対称性）
から「ディラック方程式」を生み出した。この式はあらゆる素粒子の振る舞いを説明できただけでなく、当時まだ見つかっていなかった「反粒子」の存在を予言していた。

●第二の式「電磁気力」の式

　続いて電磁気力を説明する式の研究が行われ、物理学者たちは素粒子の式を発展させ、「回転対称性」「並進対称性」「ローレンツ対称性」に加えてさらに「ゲージ対称性」という要素を付け加えて式を作り出そうとした。ところが式に無限大が現れて計算不能になってしまう、という問題が発生し、研究は壁に突き当たってしまう。しかし日本の物理学者・朝永振一郎は「くりこみの手法」という解決策を編み出し、電磁気力の式は完成した。

●第三の式「強い核力」「弱い核力」の式

　その次は核力を現す二つの式の研究が進められた。そして原子核を構成する「陽子」と「中性子」は良く似た性質を持ち、実際にも両社は交互に入れ替わっていることから、「回転対称性」「並進対称性」「ローレンツ対称性」「ゲージ対称性」に加え、さらに陽子・中性子に関する対称性「非可換ゲージ対称性」も組み込んだ式が発表された。

　ところがこの式には大問題があった。

　第二回に続く。
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