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Index　　第一話　　第二話　　第三話　　コラム

コラム――難解な宇宙の、天文学者の理解の仕方

　　1　宇宙のお酒 top

　つぎに調べるのはプルーフです。
　これはウィスキーのアルコール度を表わす単位で、パーセントの数字を約二倍した数字と思ってください。
　（なんでも昔、手軽にアルコール度を測定する方法として、鉄砲の火薬と混ぜて火を付けた場合、「燃える」濃度と　「爆発」する濃度の違いを使ったときに作られた単位だそうです。）
　プルーフを決めるには、水、すなわちＨ2Ｏの定量が必要です。
　Ｈ2Ｏの電波も受かっています。その強さを測ってさっきと同じ計算をすればいいわげです。
　ところが残念なことに、そうは問屋が卸さないのです。
　それはＨ2Ｏの電波がメーザー電波という特別な放射機構で発射される電波だからです。
　みなさんはレーザーは知っていますね。管の中にガスが詰まっていて、周りにつけた装置でこのガスに異常励起という特別な状態を起こします。
　そうすると、ガスからは通常の状態では考えられない強い光線が発射されるのです。
　ガスの温度はそんなに高くないのに、そのガスから放射されたレーザー光線は、鉄を熔かすなど、自分より温度の高い物体に熱を与えることができるのです。
　この場合、レーザー光線の強度は、異常励起状態によって決まるので、分子の個数と直接の関係がなくなってしまいます。
　すなわち、Ｈ2Ｏの電波は非常に強力に受信されているのにもかかわらず、水の定量は不可能なのです。
　（電波の場合は、レーザーをメーザーといいます。）
　酒の強さは「わからない」ということになりました。
　量、強さ、ときたら、次に基本的な性質は味でしょう。
　酒の味は、その中に微量含まれているアミノ酸できまるといいます。
　アミノ酸はあるでしょうか。じつはアミノ酸の電波は受かっていないのです。
　でも、アミノ酸のもつアミノ基のついた、ホルムアミド、メチルアミンなどの電波が受かっていて、定量もできています。
　これらの分子はみんな単純な分子構造を持つものばかりで、これから想像するに、もしアミノ酸が存在しても、単純なアミノ酸ばかりが主で、したがって味も単純であまりいただけないということになります。
　量、強さ、味、その三つがわかれば酒の性質はほぼわかったと言ってよいでしょう。
　でも最近はそうはいきませんね。添加物を調べなければなりません。
　お酒のラペルに目で見えないくらいの小さな字で「メチルアルコール検出せず」なんて書いてあります。
　宇宙のお酒はどうでしょうか。メチルアルコールＣＨ3ＯＨの電波はけっこう強く受かっています。
　つまり「検出せず」ではないわけです。
　定量の結果はエチルアルコールＣ2Ｈ5ＯＨの少なくとも一万倍は存在しています。
　「検出せず」ではないどころか、メチルのお酒のなかにほんのちょっとエチルが混じったという程度のエチルしかないということがわかったわけです。
　メチルだけではありません。
　一酸化炭素（猛毒ガス）、青酸（ほんの少し川に流れ出しただけで川の魚がみんな浮いてしまう、あの猛毒のシアンです）、アンモニア（お便所の臭い）などの毒物、悪臭が、それぞれエチルアルコールの数万倍も含まれているのです。
　そこで教訓です。「酒は醗酵で作るべし。」

　　2　原子と素粒子 top

　原子核の周りを電子が回っているのが原子です。
　原子核はプラス、電子はマイナスの電気を持っていて、それがお互いに引き合うために原子が壊れないで存在できるのです。
　原子核は電子の数千〜数万倍の重さがあり、原子の重さはほぼ原子核で決ってしまうと考えてよいのです。
　原子の性質はほとんど電子の動きで決ってしまいます。
　鉄が酸素と結合して錆びるのも、窒素と水素が化合してアンモニアができるのも、炭素を高温で圧縮するとダイアモンドになるのも、みんな原子の外側の電子の働きです。
　そして、電子の個数は原子核の持っている電気で決まるのですから、ものの性質は原子核の電気で決まると言っていいでしょう。
　原子核と電子が引き合う力が電気の力であるために、原子核の重さは原子の性質にはほとんど関係がありません。
　同じだけの電気を持ち、重さだけ違う原子核を持つ原子を同位元素とよぶことは第一話でお話ししましたね。
　原子核は陽子と中性子からできています。陽子と中性子はほとんど同じ重さをもち、陽子がプラスの電気をもち、中性子は名前の通り中性です。
　原子核の電気は陽子の個数できまり、重さは余分に含まれる中性子で決まることがわかりましたね。
　考えてみればこれは実に驚くべきことです。
　宇宙のすべての物質が陽子、中性子、電子というたった三種類の粒子の組合せでできているのです。
　動物と植物の違いも、海と陸の違いも、星と地球、バラとサクラ、わたしとあなた、どんな大きな違いも小さな違いも、すべてこのたった三種類の粒子の組合せの違いでできているのです。
　三つの粒子が宇宙とそのなかでのすべての現象を支配しているのです。
　すべての基本となるとしった意味から、この三つの粒子を素粒子とよびました。
　でも、この三つのほかにもまだ別の粒子が見つかってきたのです。その手初めが中間子です。
　陽子何個かと中性子何個かで原子核を作るとき、陽子の持っているプラスの電気が反発し合って原子核を壊そうとします。
　その力を抑えて原子核をまとめているのが中間子です。
　日本の物理学者湯川秀樹博士が理論的に予言し、後に実際に存在が確認されたのです。
　ひとたびみつかりはじめると他の粒子がつぎつぎにみつかってきます。
　「すべての基本」があまりたくさんあってはピンときませんね。
　なにかもっと基本的な存在があるのではないかと考えました。
　たとえばこんな現象があります。陽子が回転すると、そのエネルギーは本当なら回転数の二乗に比例するはずです。
　でも実際に測定してみると少し違うのです。非常に難しい実験でしたが、なんとか測定ができたのです。
　この現象は、陽子が軟らかくて、回転の遠心力で変形すると解釈すれば説明できるのです。
　陽子が軟らかいということは、陽子が何かの材料で作られているということで、陽子に材料があるということは、その材料がより基本的な存在、ということになります。
　同じような現象がいろいろとみつかって、クォークというより基本的な粒子の存在が明らかになってきました。
　現在さかんに研究が進められています。
　原子核を壊して陽子や中性子、中間子などの素粒子を研究する実験にも大きなエネルギーがいります。
　その素粒子をさらに壊してクォークの研究をするにはもっともっと大きなエネルギーを必要とします。
　高エネルギー加速器が使われるのはそのためです。同じように宇宙でも、温度が高くなると原子核がこわれて素粒子ばかりになり、さらに温度が高くなると素粒子も壊れてクォークが支配する世界が現われます。
　そんな高温の世界は我々の知るかぎりでは、宇宙のはじまりの火の玉の時代にあったと考えられています。
　クォークの研究が宇宙の始まりの謎にせまるなどと言われているのはそのためです。

　　3　超新星 top

　いまから一〇〇〇年近く昔、一〇五四年に、牡牛座に非常に明るい星が現われました。
　いままで何もなかった場所に星が現われる現象を、天文学では新星と呼びます。
それらの中で特に明るくて大規模な爆発を、すごい新星といった意味で超新星と呼んでいます。
　超新星は、大型の星が、内部の活発な原子核反応で明るく輝き、数千万年という短い時間でエネルギーを使いはたし、最後に不安定になって爆発する、いわば星の最期の姿なのです。
　超新星の言葉だけからでは、超新鮮な生まれたばかりの星と思えますが、実はその反対で、星の最期の華やかな死の姿なのです。
　発見されたときに、その現象に着目して名前をつけると、しばらくたってその本質が明らかになったときに、名前が本質と正反対な意味を持っていたことがわかるなんてことはしばしばありますね。
　森本雅樹という人を知っていますか？
　名前の雅（まさ）は優雅（ゆうが）という意味ですね。
　雅樹が生まれたときに、親の希望などまで折り込んでつけた名前なのでしょう。
　何十年かたってその人間の本質的な姿が明らかになってみると、名前と本質が正反対の意味をもつことがわかるわけです。
　超新星が古い星なのに超新とついているのは、森本雅樹と同じだなと思い出してください。
　超新星は我々の故郷なのです。第一話で、我々の体を作っている原子は、星の内部での原子核反応によって作られたとお話ししました。
　星の内部で作られた重たい原子が、星の爆発によって外に出てくる。
　そうして宇宙を旅して五〇億年前に地球を造ったという筋書きでした。
　でも、星を爆発させて効果的に内部の物質を取り出す方法は、今のところ超新星しか確実なものがないのです。
　さらにもう一つ、炭素、酸素、窒素や硫黄などは普通の星の内部の原子核反応で作られますが、もっとずっと重い原子である金、ウランなどは超新星の爆発のときに造られるのです。
　体に必要な銅やモリブデンなどの微量元素は、ほとんど超新星での産物です。
　つまり我々は少なくとも微量成分については、そしてたぶんかなりの部分まで、超新星で生まれたと考えていいかもしれません。
　このように、超新星は宇宙における重い原子の生産地としてとても重要です。
　超新星の爆発の際にどんなふうに原子核反応が起きるか、どの部分まで吹き飛び、どのくらいが残るか、などの研究も進んでします。
　また一九八七年に大マゼラン雲で発生した超新星は、人類としては数百年ぶりのくわしく観測できる超新星でした。
　今後ますます研究が進むでしょう。

　　4　ブラックホール top

　たとえば地球の場合、これを圧縮して半径を半分にしたら、脱出速度は約一・四倍（ルート2倍）になります。
　太陽をどんどん圧縮して、直径二キロメートルくらいまでにすると、脱出速度は光の速度と等しくなってしまいます。
　第三話でお話しするように、宇宙での速度と時間の関係は、物体が光の速度以上では運動できないようになっていますから、ブラックホールの表面からはどんな物体も、光さえも出てこられないのです。
　逆にブラックホールは、まわりのものを吸い込んでさらに強力になっていきます。
　吸い込まれた物体ももはや外には出てこられません。
　次に、吸い込まれる物体に着目してみましょう。
　地球に落ちてくる物体は地球の引力で加速されてスピードを上げ、激しく地面にぶっかります。
　だから高いところから落ちると死ぬのです。
　おおざっぱに言って、遠方から落ちてくる物体はおおよそ脱出速度にまで加速されます。
　したがって、ちょっとでも本体からそれた物体はまた遠方にもどってしまうのです。
　バレー彗星が遠くからやってきてまた遠方に帰っていくのもこれと同じことですね。
　だから、ブラックホールに引っ張られた物体も、うまく狙わなければ落ち込んでくれないし、一方、うまく狙って落ち込む物体は光の速度まで加速されて落ち込むことになります。
　サァ、これで基礎はできました。ブラックホールに関する応用問題に挑戦してみましょう。

　（1）体のなかにブラックホールができてしまいました。
　コマリマシタネ。たちまちにして体全部が吸い込まれてしまうのでしょうか？　大丈夫です。ご安心ください。

　まず質問です。あなたの体重は何キログラムですか？　たとえば四八キログラムとしましょう。
　だとすると、あなたの体のなかのブラックホールの重さは四八キログラム以下です。
　ブラックホールの大きさは一センチメートルの一兆分の一のそのまた一兆分の一になります。
　体のなかの原子と原子の間隔が一〇〇億分の一センチメートルくらいですから、このブラックホールにものを落とすのは、一個の原子を狙うより一〇〇兆倍もむずかしいことになります。
　大丈夫、吸い込まれません。安心してください。

（2）廃棄物処理にブラックホールを使いましょう。
　これはいいアイディアですね。ブラックホールに落としてしまえばなんの公害も起こりません。
　それどころか、エネギーだって取り出せますね。各家庭に一個ずつくばれば公害とエネギーが一挙に解決なんてすごいですね。
　さっきの四八キログラムのブラックホールではものを捨てるのがほとんど不可能ですから、せめて直径一ミリメートルのブラックホールを作ってみましょう。
　計算してみると、その重さはほぼ地球の重さと同じになってしまいます。
　とても家庭用ブラックホールにはなりません。それにもし、古くなった冷蔵庫を捨てたとしましょう。
　一〇秒かかって捨てたとしても、そのエネギーは最大級の発電所一つ分の出力になります。
　これではとても利用できるものではありません。

（3）ブラックホールはどうしてつくる？
　ものが集まると必ず回転が起こります。洗濯機の水を捨てるときの渦、スケートや高飛込みのときの速い回転のテクニックなどはみなこの現象です。
　銀河系が回転しているのもまわりからものを集めて作られた証拠です。
　そして、引力と遠心力が釣り合ってあんな形になっているのです。
　ブラックホールを作るときも、うまく遠心力を始末する必要があります。
　星のように始めから引力が勝っているところから始めるのは一つのうまい方法です。
　エネルギーを使い果たした星の中心からさらにエネルギーを抜き取ると、中心部がブラックホールになるのです。
　銀河系の中心やクェーサーの芯の部分に巨大ブラックホールがあると言われていますが、そんなブラックホールがどうやって作られたかはわかっていません。

　　5　宇宙人の話 top

　世界で一番強力な発信機を持ってきましょう。とても強力な電波が出ます。
　世界で一番鋭敏な受信機を持ってきましょう。どんな弱い電波でも逃しません。
　この発信機、受信機の間の距離をだんだんに離していきましょう。
　強力な発信機、鋭敏な受信機、これなら地球の果てまで離しても十分受かるでしょう。
　実際はそれどころではないのです。
　送信機と受信機の距離が一〇〇〇光年になってもなんとか受かるのです。
　地球人の技術もまんざらでもないですね。
　さて、そうだとすると、もし地球人と同様な技術を持った文明が、一〇〇〇光年以内の距離に存在すれば、電波を使って通信を行うことができることがわかります。
　私は、宇宙からの電波を受信して研究しています。
　しばしば、「エッ、それでは宇宙人が電波を送ってくるってホントなのですか？」なんてきかれてしまいます。
　宇宙人からの電波はまだ受かってはいません。
　でも、地球人程度の宇宙人が一〇〇〇光年以内にいれば、通信が可能であれば、もしかしたらそんな通信が受かってもよいかもしれませんね。
　一九六〇年にアメリカのモリソンとコッコーニはこの事実に気がついて、通信に必要な条件などについて議論しました。
　また同じ頃、やはりアメリカのドレイクは、電波望遠鏡を使って、いくつかの星から実際に電波がやってきていないか調べました。
　これが当時有名になったオズマ計画です。同様な試みは世界中あちこちで行われていますが、まだ成功したという話は聞きません。
　宇宙人はいるか？　これは天文質問コーナーで一番ポピュラーな質問です。みんなが関心を持っています。
　なかには、宇宙人を見たとか、一緒に食事をしたと言っている人もあるそうです。
　宇宙人についてどんなことがわかっているでしょうか。まだ、ほんとに存在が確認されていないのですから、想像で話をする以外にありません。
　そんな想像についてちょっとお話ししてみましょう。

　（1）いるかいないか？
　はっきりした答はありません。
　地球の上には我々地球人が存在するのですから、同じような環境の天体が存在したら、生物が発生し、そして進化して宇宙人になるのでは、と考えるのは自然ですね。
　宇宙には、太陽によく似た星はたくさんあります。
　そんな星が太陽系のようなたくさんの惑星をもつのもそんなに不思議ではありません。
　とすると、地球のような星だってあまり珍しくないかもしれません。
　という具合に考えれば、宇宙人が存在してもおかしくはないということがわかるでしょう。
　かりに譲っても、宇宙人がいないと言い切ってしまうことはできないということはたしかです。
　逆に、宇宙人が存在するという証拠はいまのところありません。
　地球と「同じ」環境といっても、どの部分がどんなふうに同じならよいかという答はありません。
　宇宙人が存在するという証拠もなく、存在すべき条件もはっきりとはわかっていないのですから、「いる」と断言することは不可能です。
　つまり、「いる」とか「いなし」とか断言することは、どちらも非科学的であるということがわかったとおもいます。
　でも私は、いる方に賭けますね。

　（2）空とぶ円盤
　円盤を見たと言う人はたくさんいます。このごろでは円盤＝宇宙人ということにさえなっています。
　でも、円盤＝宇宙人という証拠は一つもありません。
　それどころか、目撃データが充分そろっているケースでは、「そうでない」と証明できる場合ばかりなのです。
　だから、私は円盤は宇宙人のしわざではないと思っています。
　でも円盤＝宇宙人と信じている人は、そんなことでは納得しないのが普通です。
　そんな人にはつぎのような考えをおすすめします。
　宇宙人か何かの都合で故郷の星に帰ってしまったと考えましょう。
　円盤目撃例はなくなるでしょうか。ほとんど減らないはずです。
　なぜなら、従来の目撃例でデータのはっきりしているものはすべて、宇宙人以外の現象で説明できるのですから。
　この部分は減らないはずです。つまりほとんど減らないでしょう。
　円盤を研究している人がいたとしましょう。
　上記の議論から考えて、その人は宇宙人が帰る前と後とでは、ほとんど同一のデータを受けとることになるでしょう。
　受けとるデータが同じなら、結論が違うはずはありません。
　円盤＝宇宙人の説も、それに反対の説も、宇宙人がいる、いないに全く関係のないものだとわかったでしょう。
　円盤を調べても宇宙人のことはわからないのです。
　「科学ではわからないことは一杯あるはずだ。そんなロマンのない考えでどうする」と怒る人もあるでしょう。
　科学でわからないことはもちろんたくさんあります。だから人生は、宇宙はおもしろいのです。
　でもそのわからないことを、すぐに宇宙人と決めこんでしまうのは短絡的で、それこそロマンがないとおもいます。

　（3）出合う場合？
　オズマ計画や、その後の電波受信の試みがまだ成功していないとお話ししました。
　円盤も宇宙人である証拠はいっさいありません。信じていない人でもちょっとガッカリというものです。
　では我々が宇宙人と出合うことはあるでしょうか。
　もちろん今までの議論から考えて、イエスの答は無理ですね。
　オズマ計画のドレイクは次のように考えました。
　我々の近くに宇宙人が存在する確率は、

　この四つの条件のすべてが充たされる確率を考えればよいというのです。
　�@は太陽のような星が生まれる、そこに惑星系ができる、その中に地球のような星があるなどに分解して考えることができます。
　これらの各々については最近研究がおおいに進歩しています。まだはっきりした答は無理ですが、そのうちなんとかなるでしょう。
　�A、�Bについても研究が進んでいます。一番むずかしいのは�Cです。
　我々は文明というものがどのくらい短い時間で亡びるものか、あるいはどのくらい長い時間保つことができるものか全く知りません。
　たとえば我々の文明について言えば、核兵器、公害、伝染病など、滅亡の原因は数えきれなにいくらいです。
　でも、それらを克服できるかもしれません。
　逆に、そのどれかが滅亡にまでつながるかもしれません。
　結局出合う出合わないにつしてはハッキリしたことが言えないのです。
　でも、もし�Cの文明の寿命が数万年以下であると、�@から�Bまでの要素をいかに楽観的に見積もっても出合う確率は絶望的に小さくなってしまうのです。
　逆に、もし宇宙人と出合うとすると、それは宇宙の文明の平均寿命が数万年以上ということですから、我々とくらべてずっと先輩ということになります。
　宇宙人と出合った場合、それが我々よりずっと進んだ文明をもっているだろうと考えられているのはそんな理由からです。