ノーベル賞受賞者の”基本に立ち返る考え方”とは?数学のテストが苦手だった少年が「ブラックホールを証明する」科学者になれる

mathematics

数学のテストが苦手だった子供がいかにしてブラックホールの存在を証明したのだろうか?
数学のテストが苦手だった子供がいかにしてブラックホールの存在を証明したのだろうか?/Credit:BBC
reference: BBC

10月6日に、ロジャー・ペンローズ氏を含む3人が、ブラックホールに対する研究業績を認められ、ノーベル賞を受賞しました。

ペンローズ氏はアインシュタインさえ存在を確信できなかったブラックホールを、はじめて数学的に証明した1人です。

他にもペンローズ氏はブラックホールからエネルギーを取り出す「ペンローズ過程」など数多くの業績を上げてきました。

また数学を元に、いくら昇っても元の場所に戻ってきてしまうという不思議な錯覚を考案したのもペンローズ氏であり、この錯覚には彼の名を冠して「ペンローズの階段」と呼ばれています。

さらに! 実はナゾロジーが使用している三角形のロゴも「ペンローズの三角形」と呼ばれる錯覚を利用した作品をモデルにしているのです。

ナゾロジーロゴ
ナゾロジーロゴ/credit: ナゾロジー編集部

そんな数学の達人であるペンローズ氏ですが、意外なことに、学校の数学のテストは苦手だったのだとか。

いったいどうやって、劣等生だった子供が、ブラックホールの数学的証明に至ったのでしょうか?

数学のテストが苦手だった2人の天才児

アインシュタインもペンローズ卿も数学のテストが苦手だった
アインシュタインもペンローズ卿も数学のテストが苦手だった/Credit:wikipedia . BBC

「もしあなたが学校の数学で苦労しているなら、あなたは私の仲間です」

これはペンローズ氏が過去を改装するときに用いた言葉。子供の頃のペンローズ氏は、数学のテストにいつも悩まされていたそうです。

なぜならペンローズ氏はどんなに簡単な問題でも、第一原理(根本的な基本法則)からじっくり考え始めるために、テストの時間内に問題を解くことができなかったのです。

しかし当時の学校の先生は、この将来の天才数学者に足りないのはやる気や能力ではなく時間であると気付き、十分な時間を与えるように取り計らいました。

同じく数学において、教師から低能児だとレッテルを貼られたアインシュタインと比べると、ペンローズ氏は幸せな子供時代を過ごしたと言えるかもしれません。

しかし、20世紀を代表する偉大な物理学者と数学者が、共に数学のテストに悩まされていたというのは注目すべき事実でしょう。

数学が解けない子供でも偉大な学者になる可能性が秘められていたのです。

劣等生から大学のスターへ

ペンローズ卿は物体の歪みを取り扱う分野を時空間の歪みに適応した
ペンローズ卿は物体の歪みを取り扱う分野を時空間の歪みに適応した/Credit:国立科学博物館

子供時代に数学のテストで苦労したペンローズ氏ですが、大学で本格的に数学を研究するようになると状況は一変します。

どんな簡単な問題でも、基本からじっくり考えるというペンローズ氏の性質が、研究の世界において圧倒的な業績を打ち立てたからです。

そんな若き日のペンローズ氏が特に興味を持ったのが「トポロジー」と呼ばれる物体がねじれたり伸びたりしたときの性質を表す数学の分野でした。

一通りの基礎を学び終えると、ペンローズ氏は、このねしれや伸びの概念を、ブラックホールとその周辺にの時空に適応させはじめます。

アインシュタインの相対性理論によれば、時間も空間もゴムのようにねじれたり伸びたりするからです。

ですがここでもペンローズ氏は時間をかけてじっくりと、第一原理から考えを積み上げていきました。

結果、ペンローズ氏の独創的な理論は1965年、ついに無限の空間の歪みを形成する特異点とブラックホールの存在を、数学的に証明するに至ったのです

数学を用いた錯覚

ペンローズの階段とペンローズの三角形は数学を元に設計された
ペンローズの階段とペンローズの三角形は数学を元に設計された/Credit:wikipedia

ブラックホールに興味がない人でも、ペンローズ氏の考案した錯覚ならば知っているという人もいるでしょう。

ペンローズ氏は1950年代に、数学を使って現実には不可能な絵を描こうとしました。

ペンローズ氏は道路や階段といった現実世界の構造の本質を、じっくりと時間をかけて単純化し、もう一度最初から組み立ててみました。

そうしてできあがったのがナゾロジーのロゴにもなっている「ペンローズの三角形」と数多くの芸術作品に影響を与えることになる「ペンローズの階段」でした。

89歳になったペンローズ氏の現在

89歳になったロジャー・ペンローズ卿
89歳になったロジャー・ペンローズ卿/Credit:BBC

ペンローズ氏はこれまでの人生で既に多くの賞を受賞し、数えきれないほど科学に貢献してきました。

そんなペンローズ氏にとって、ノーベル物理学賞の栄誉が与えられるのは、時間の問題だったのかもしれません。

今年で89歳になるペンローズ氏は、2020年現在でも衰えをみせません。

生物学と量子論を融合させた量子生物学など幅広い最新科学の分野において、常に新しいアイディアを出し続けています。

基本からじっくりと考えることは、テストでいい点数をとるには向かないかもしれませんが、人類の科学を前進させるために、一番必要な素養なのかもしれませんね。

あわせて読みたい

SHARE

TAG