2020 Nobel Prize in Physics
2020年ノーベル物理学賞
写真は2020年ノーベル物理学賞の三氏。左から
イギリスのオックスフォード大学のロジャー・ペンローズ氏
ドイツのマックス・プランク地球外物理学研究所のラインハルト・ゲンツェル氏
アメリカ・カリフォルニア大学のアンドレア・ゲッズ氏
2020年ノーベル物理学賞にブラックホールの研究で英国のロジャー・ペンローズ氏ら3人が選ばれた
2020年のノーベル物理学賞にブラックホールに関する研究で大きな貢献をしたイギリスのオックスフォード大学のロジャー・ペンローズ氏、ドイツのマックス・プランク地球外物理学研究所のラインハルト・ゲンツェル氏、アメリカ・カリフォルニア大学のアンドレア・ゲッズ氏の3人が選ばれた。スウェーデンのストックホルムにある王立科学アカデミーは、日本時間の10月6日午後7時すぎにノーベル物理学賞の受賞者を発表した。
ペンローズ氏は、20世紀最大の物理学者と言われたアインシュタイン氏の一般相対性理論によって、ブラックホールの形成を証明したことが評価された。ゲンツェル氏とゲッズ氏は、宇宙の観測技術を発達させ、地球が属する銀河の中心部の太陽の400万倍の質量の超巨大ブラックホールの存在を明らかにしたことが評価された。
難病と闘いながら宇宙開闢（かいびゃく）と関連するブラックホールの存在を数学的に表現することで、宇宙理論に貢献してきたなイギリスのスティーブン・ホーキング氏と連携して宇宙理論を形成してきたのがペンローズ氏である。同じオックスフォード大学の研究者スティーヴン・ウィリアム・ホーキング氏は、一般相対性理論と関わる分野で理論的研究を前進させ、1963年にブラックホールの特異点定理を発表した。1971年には「宇宙創成直後に小さなブラックホールが多数発生する」とする理論を提唱、1974年には「ブラックホールは素粒子を放出することによってその勢力を弱め、やがて爆発により消滅する」とする理論（ホーキング放射）を発表、量子宇宙論を形成した。『ホーキング、宇宙を語る』は理論的宇宙論を平易に解説している。ホーキング氏は2018年3月14日に76歳で逝去した。
ホーキング氏にノーベル賞がいつ与えられてもよかったのであるが王立科学アカデミーノーベル賞委員会が宇宙開闢とブラックホールの理論に懐疑的であったか理解できなかったためにホーキング氏をノーベル物理学賞に先行しなかった。ブラックホールが観測によって確かめられたためにホーキング氏の理論をともに築き上げてきたロジャー・ペンローズと観測者のラインハルト・ゲンツェル氏とアンドレア・ゲッズ氏をノーベル物理学賞に選考した。
物理理論の高度領域の理解は難しい。アインシュタイン氏のノーベル賞は一般相対性理論ではなく、光量子仮説に基づく光電効果の理論的解明の功績を評価するという形をとった。アインシュタイン氏と同時代を生きた日本の物理学者には、ニュートン力学の理解に全力で取り組んでいたために物理学の認識を根本から変える理論である一般相対性理論の理解することは難儀であった。これからの時代は湯川秀樹や朝永振一郎らの若い世代が切り開くと家族に語っていたのであった。ブラックホールは、極めて高密度で強い重力のために物質だけでなく光さえも抜け出すことができない特殊な天体であり、アインシュタインの一般相対性理論の結果として形成されることが理論的に明らかであった。
アルベルト・アインシュタインは、特殊相対性理論および一般相対性理論、相対性宇宙論、ブラウン運動の起源を説明する揺動散逸定理、光量子仮説による光の粒子と波動の二重性、アインシュタインの固体比熱理論、零点エネルギー、半古典型のシュレディンガー方程式、ボーズ＝アインシュタイン凝縮などを提唱で業績を残した。アインシュタインは1955年4月18日に76歳で逝去した。
アンドレア・ゲッズ氏はブラックホールが大きな質量を持っていることに由来して極く近くを周回する恒星がものすごい勢いで動くことを観測した。光の速さの2.5倍で動く恒星はそこに巨大質量のブラックホールがあることの証明でもある。日本の観測者たちも家ブラックホール近傍の映像の撮影に成功している。アンドレア・ゲッズ氏は大気のためにゆらぐ望遠鏡でとらえて映像を補正することでそれまでは見えなかった恒星を捉えることに成功している。恒星の特定とその動きからブラックホールの存在を確認したのである。アンドレア・ゲッズ氏は、二体のケッグケック望遠校を使って最高水準の補償光学によって天の川銀河の中心に超大質量ブラックホールの存在を示す。
ペンローズ氏のノーベル物理学賞の受賞理由は「一般相対性理論がブラックホール形成を導くことの発見」である。ペンローズ氏は英国生まれの天体物理学者で、ブラックホール研究で有名な故スティーブン・ホーキング氏とともに「ブラックホールの特異点定理」を研究した。特異点定理では、アルベルト・アインシュタイン氏が提唱した一般相対性理論から、重力が無限大になる「特異点」、つまりブラックホールが存在することを1965年に証明している。ノーベル物理学賞にロジャー・ペンローズ氏は、一般相対性理論からブラックホールの存在を導いた研究である「ペンローズの三角形」など不可能立体を説いている。
ラインハルト・ゲンツェル氏とアンドレア・ゲズ氏の受賞理由は「天の川銀河の中心にある超大質量で小さい物体の発見」である。二人はそれぞれ、90年代から研究チームを率い、天の川銀河の中心に位置する「いて座A」と呼ばれる領域を研究した。この領域の明るい星の軌道を観測したところ、それぞれのチームが「非常に重くて目に見えない物体」を発見している。太陽並みの質量を持つ約400万個の天体が、その物体を中心に太陽系よりも小さな領域に集まっていることが分かった。二人の研究チームの発見が、天の川銀河の中心に超巨大ブラックホールがあることを示した。
2020年ノーベル物理学賞は、ペンローズ氏の研究業績に賞金の2分の1、ゲンツェル氏とゲズ氏の研究業績にそれぞれ4分の1と分配される。
長野県南佐久郡南牧村の野辺山に設置されている電波望遠鏡は宇宙の至りところに炭素物質があることを確かめている。彗星が水を持っていることも知られている。水は氷の形をとる。水と炭素は生物の元となる。宇宙では生物は珍しいものではなさそうである。石器時代の巨大遺跡は人が太陽や天体の運行を観測してきたことを示している。月の運行を石に刻んだのが人類最古の数の記録だ。こよみとは暦であり日読みからきている。英語のカレンダーは日を読んで叫ぶという意味である。
一体全体どのようになっているのかを知ろうとするのが人である。森羅万象を解き明かすのが科学である。科学の目的は森羅万象を説き明かすことで。 森羅万象（しんらばんしょう、しんらばんぞう、しんらまんぞう）は、あらゆる現象、宇宙に存在する一切のもののことだ。森羅は樹木が限りなく茂り並ぶこと。万象は万物やあらゆる現象。宇宙はあらゆる存在物を包容する無限の空間と時間の広がり、および宇宙空間をさす。
小柴昌俊氏は科学は何の役にも立たないと述べる。これは直ぐには役に立たないけれど必ずどこかで役に立つということの裏返しのことばである。人が電子を発見したことでどうなったか。コンピュータの発達は電子の理解からでてきた。ピンホール効果はトランジスタを生み出した。私たちはどこからきて、その私たちは何者で、どこへ行くのか、という素朴な疑問に答えようとするのが科学である。光波干渉計はアインシュタイン氏の予言である質量によって空間が歪むことを証明する計測に成功している。この観測の功績にノーベル物理学賞が与えられている。小柴昌俊氏が観測したニュートリノは質量を持っていて地球をも貫通する。一体どうなっているのか、と普通の人は思い悩む。ニュートリノの集積された質量計算によって宇宙の正体にせまることができる。
ペンローズの階段
ペンローズの階段（ペンローズのかいだん、Penrose stairs）は、ライオネル・ペンローズと息子のロジャー・ペンローズが考案した不可能図形である。ペンローズの三角形の派生形の一つで90度ずつ折れ曲がって、永遠に上り続けても高いところに行けない階段を二次元で描いたものである。三次元で実現するのは明らかに不可能であり、歪みのパラドックスを利用した二次元でのみ表現できる。マウリッツ・エッシャーのリトグラフ『上昇と下降（Ascending and Descending）』の中では、僧院の階段を何人かの修道士が上っている図として描かれている。この階段は、「不可能図形の父」と呼ばれるスウェーデンの画家オスカー・ロイテルスバルト（英語版）も発見していたが、ペンローズもエッシャーもそのことを知らなかった。聴覚との関係。「無限音階」も、これにある意味で似ている。福田繁雄や杉原厚吉らによる、このような図形の「不可能図形の立体化」は多くの場合、現実の三次元の階段のどこかを不連続にしたものについて、ある位置に視点を置いて見ると、その不連続な部分が把握が難しくなっていて不可能図形に見える、というものになっている。「無限音階」では、可聴範囲の超低音から超高音まで一斉に、まず「ド」が、続いて「レ」が鳴る、といったようになっていて（レコードになっているものでは連続的に変化しているが、原理的には同じ）、その低いほうや高いほうの端は認識できないため、あたかも無限に続いてるように感じる（ものすごく長いため、端が視界に入りきらない床屋の回転看板、ともたとえられる）。これに近いものに、ジャン=クロード・リセとロジャー・シェパードの「シェパード・トーン」がある。
ペンローズの三角形
ペンローズの三角形（ペンローズのさんかっけい）は不可能図形の一種。錯視を利用したあり得ない三角形のオブジェ。オーストラリアのパースにある。1934年、スウェーデンの芸術家オスカー・ロイテルスバルト（英語版）が考案した。1950年代に数学者ロジャー・ペンローズがそれとは独立に「不可能性の最も純粋な形」として考案し、一般に広めた。芸術家マウリッツ・エッシャーが不可能図形を多く扱ったが、その発想の一部となった。固体の物体であり、3本の真っ直ぐな四角柱がそれぞれ直角に組み合わされていながら、全体で三角形を形成している。これを通常のユークリッド空間における3次元の物体として具現化させることはできず、ある種の3次元多様体でのみ存在できる。通常の3次元空間では、ある角度から見たときだけペンローズの三角形のように見える物体を作ることは可能である。ペンローズの三角形という言葉は、2次元平面にそれを描いたものと3次元のありえない立体の両方を指す。エッシャーのリトグラフ『滝』では、2つのペンローズの三角形を組み合わせたようなジグザグの水路を描いており、水平な水路のようでいて高低差が生じているという絵になっている。結果として、一番高く見えるところから水路の始点に滝が流れ落ち、途中で水車を回している。エッシャーは水路の水が蒸発していくため、水車を回し続けるためには水を時々補給する必要があると指摘している。ペンローズの三角形の面を追いかけていくと、４重のメビウスの帯になっていることがわかる。
NHK【動画解説】ノーベル物理学賞ブラックホールどこまでわかった 2020年10月6日 22時01分
【動画 4分57秒】ことしのノーベル物理学賞に、ブラックホールに関する研究で大きな貢献をしたイギリスのオックスフォード大学のロジャー・ペンローズ氏ら3人の研究者が選ばれました。物理学が専門の科学技術振興機構の島田義皓さんの解説です。
ノーベル物理学賞にブラックホールの研究 英独米の研究者3人 NHK 2020年10月7日 0時17分 動画あり
ことしのノーベル物理学賞に、ブラックホールに関する研究で大きな貢献をしたイギリスのオックスフォード大学のロジャー・ペンローズ氏ら3人の研究者が選ばれました。スウェーデンのストックホルムにある王立科学アカデミーは、日本時間の6日午後7時すぎ、ことしのノーベル物理学賞の受賞者を発表しました。受賞が決まったのは、▽イギリス・オックスフォード大学のロジャー・ペンローズ氏、▽ドイツのマックス・プランク地球外物理学研究所のラインハルト・ゲンツェル氏、それに▽アメリカ・カリフォルニア大学のアンドレア・ゲッズ氏の3人です。ペンローズ氏は、20世紀最大の物理学者と言われたアインシュタインの一般相対性理論によって、ブラックホールの形成を証明したことが評価されました。また、ゲンツェル氏とゲッズ氏は、宇宙の観測技術を発達させ、私たちの銀河の中心部にあると見られていた、太陽のおよそ400万倍の質量の超巨大ブラックホールの存在を明らかにしたことが評価されました。
スウェーデン王立科学アカデミーは10月6日（現地時間）、2020年のノーベル物理学賞にロジャー・ペンローズさんなど3人を選出したと発表した。いずれもブラックホール関連の研究者。2020年10月06日 21時01分 公開
ペンローズさんの受賞理由は「一般相対性理論がブラックホール形成を導くことの発見」。ペンローズさんは英国生まれの天体物理学者で、ブラックホール研究で有名な故スティーブン・ホーキングさんとともに「ブラックホールの特異点定理」を研究した。特異点定理では、アルベルト・アインシュタインさんが提唱した一般相対性理論から、重力が無限大になる「特異点」、つまりブラックホールが存在することを1965年に証明した。ペンローズさんはブラックホール研究の他、「ペンローズの三角形」や「ペンローズの階段」といった「不可能立体」を提唱したことでも知られる。ペンローズさんの他に受賞したのは、ラインハルト・ゲンツェルさんとアンドレア・ゲズさん。ゲンツェルさんとゲズさんの受賞理由は「天の川銀河の中心にある超大質量で小さい物体の発見」。2人はそれぞれ、90年代から研究チームを率い、天の川銀河の中心に位置する「いて座A＊」と呼ばれる領域を研究した。この領域の明るい星の軌道を観測したところ、それぞれのチームが「非常に重くて目に見えない物体」を発見。太陽並みの質量を持つ約400万個の天体が、その“物体”を中心に太陽系よりも小さな領域に集まっていることが分かった。2人の研究チームの発見が、天の川銀河の中心に超巨大ブラックホールがあることの有力な証拠になった。今回のノーベル物理学賞は、ペンローズさんの研究業績に賞金の2分の1、ゲンツェルさんとゲズさんの研究業績にそれぞれ4分の1と分配される形になった。
ノーベル物理学賞に欧米の３氏…日本人の受賞なし 020/10/07 01:02読売
スウェーデン王立科学アカデミーは６日、２０２０年のノーベル物理学賞を、謎の天体ブラックホールの理論の進展や、銀河系の中心にある超巨大ブラックホールの発見に貢献した欧米の３氏に贈ると発表した。受賞するのは、英オックスフォード大のロジャー・ペンローズ教授（８９）、独マックス・プランク地球外物理学研究所のラインハルト・ゲンツェル博士（６８）、米カリフォルニア大ロサンゼルス校のアンドレア・ゲズ教授（５５）の３氏。ブラックホールは、極めて重力が強く、光ものみこむ天体。ペンローズ氏は１９６５年、アインシュタインの一般相対性理論を基にブラックホールが実際に形成されることを、数学的な手法を用いて証明した。ゲンツェル、ゲズ両氏は９０年代以降、地球がある銀河系の中心に位置する「いて座Ａスター」で、周辺の星が高速で回っていることをそれぞれ観測。中心に極めて重い超巨大ブラックホールがあることを示した。超巨大ブラックホールをめぐっては、日本の研究者も活躍。関西学院大の中井直正教授（６６）（電波天文学）らは９５年、電波の観測で、「ＮＧＣ４２５８」という遠く離れた銀河で超巨大ブラックホールの存在を裏付けた。中井教授は「銀河系という身近なところで見つけたインパクトが大きかったのではないか。我々が一番最初に見つけたと思っているが、同じ分野での受賞を喜びたい」と話した。ペンローズ氏は、「車いすの天才物理学者」スティーブン・ホーキング博士（２０１８年３月死去）と共同研究したことでも知られる。賞金は１０００万スウェーデン・クローナ（約１億２０００万円）で、ペンローズ氏が半分、残りをゲンツェル氏とゲズ氏が等分する。
ノーベル物理学賞の受賞が決まったペンローズ氏の著書を開きながら、思い出を語る佐藤文隆氏（6日午後9時4分、京都市西京区の自宅）京都新聞
ノーベル物理学賞の受賞が決まったロジャー・ペンローズ氏と50年近く交流のある佐藤文隆京都大名誉教授（82）＝宇宙物理学＝は6日夜、京都市西京区の自宅で取材に応じ「彼は天才でありながら穏やかで、気さくな人物。受賞はうれしい」と喜んだ。ペンローズ氏に初めて会ったのは1973年に欧州であった国際会議の場だった。「彼の論文を読んだのをきっかけに、自分のやりたい分野と出合った」という佐藤氏。握手を交わして「本当に感動した」と振り返る。
【資料】
ノーベル物理学賞
ロジャー・ペンローズ
ペンローズの階段
ペンローズの三角形
ラインハルト・ゲンツェル
アンドレア・ゲッズ動画
ブラックホールが大きな質量を持っているために近くを周回する恒星がものすごい勢いで動きます。また望遠鏡でとらえて映像を大気による揺らぎを補正したことでみえなかった恒星の動きを捉えることができたのです。図によってこれを示します。ブラックホールの存在を見事に説明しています。ケック望遠校の最新データを元に、アンドレア・ゲッズは、宇宙最大の謎であるブラックホールの理解を、最高水準の補償光学がいかに助けているかを示します。彼女は、天の川銀河の中心に超大質量ブラックホールが存在する証拠について話します。
スティーブン・ホーキング
アルベルト・アインシュタイン
├計量計測データバンク「計量計測辞書」measure and measurement dictionary
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├国土地理が日本の重力値の基準を40年ぶりに更新。国土地理院が2017年3月15日に公表
├国土地理が日本の重力値の基準を40年ぶりに更新2017年3月15日に公表 (「日本重力基準網2016（JGSN2016）」)
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├「重力を知る」 重力とは、重力の単位、地球の重力値、重力の役割
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├「重力を測る」 重力の測定方法、絶対重力測定、相対重力測定
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├「2016重力値マップ」に計量計測機器はどのような対応をするか
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├日本の重力値の新基準とハカリによる質量測定（2017年７月4日記載）
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├質量の単位であるキログラム（kg）の定義変更と関連する諸事項 2018-11-16-various-matters-related-to-the-definition-change-of-kilogram-which-is-unit-mass-measurement-news-site-
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├度量衡換算表
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├力の表現としてのトルク(torque)のお話し
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├質量 mass、重量 weight (質量、質量計測、重量、重量計測などのことを記載してあります）
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├質量 mass
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├質量 mass、重量 weight (質量、質量計測、重量、重量計測などのことを記載してあります）
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├質量と重さ（重量）を混用してはならない
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├質量（しつりょう）と重さ（重量）（おもさ、じゅうりょう）を混用してはならない。
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├日本の重力値の新基準とハカリによる質量測定（2017年７月4日記載）
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光波干渉測定システムはアインシュタインの理論を事実として確認した
重力波とは。また重力波望遠鏡はレーザー干渉計による精密な長さ測定を原理とする
空間が歪んでいるのは何故か。質量のなせる業だ。そして重力波のこと。
質量が空間を歪ませることと重力波。重量波を知る。
重力波望遠鏡「かぐら」の試験運転「KAGRA」（かぐら）が2016年3月25日午前9時に試験運転開始。
ガリレオ・ガリレイは木星の衛星をみたことによって太陽が地球の周りを回っているのではないと確信した。2016年3月25日午前9時に重力波望遠鏡「KAGRA」試験運転開始。
ニュース解説 「重力波と光波干渉計」 日本計量新報2016年3月13日(3095号)より。
吉野彰氏リチウムイオン電池の開発功労で2019年ノーベル化学賞（計量計測データバンクニュース）
ノーベル化学賞吉野彰氏2019年
2020年ノーベル物理学賞
長野県南牧村南佐久郡に設置されている45メートル電波望遠鏡
質量が空間を歪ませることと重力波。重量波を知る。
2020-nobel-prize-in-physics-