松本 紘先生
~Profile~
1942年生まれ。奈良県出身。京都大学工学部電子工学科卒業後、同大学工学研究科で電子工学を専攻。67年、同修士課程修了。京都大学工学部助手、助教授、NASA研究員、スタンフォード大学院研究員、京都大学宙空電波科学研究センター長、同大学生存権研究所所長などを経て、現在に至る。
学外では、国際電波科学連合会長、地球電磁気・地球惑星圏学会会長など歴任。2007年秋の褒章 紫綬褒章受賞。
専門分野は宇宙プラズマ物理学、宇宙電波工学、宇宙エネルギー伝送、生存権宇宙電波科学など。
前回、物理とは、物事を観察・観測して、実験を繰り返して理論を導く学問だとお話しました。実際、有名なニュートン力学や相対性理論もそうして生まれてきました。ところが20世紀中頃になると、それでは解けないような複雑な問題、これまでの観測と理論だけでは成り立たないことがたくさん出てきたのです。数学の世界でいえば非線形数学などのこれまでのきれいな数式では表すことのできない世界です。しかし解けないままで放ってはおけません。私たちは人間を含めて、小さな物から大きな物まで、全ての物の理を理解したいと考えているからです。
物理学は、ほとんどが分子や原子レベルといった人間活動と離れた物を対象としますから、これまではデカルトが有名な「方法序説」で書いているように、複雑なものでもどんどん小さく分解して分析すれば必ずわかるという要素還元論的な方法論によって行われてきました。しかし例えば、脳というものを考えた時、脳の構成要素である一つ一つの神経細胞はシナプスという組織でつながっていて、その間の情報伝達の仕組みや関与する分子一個一個が解明できたとしても、「なぜ意識が生まれるのか?」はわかりません。つまり、一つ一つわかったことをいくら積み上げて元に戻しても、全体像はわからないのです。
ありのままの状態で全体を分析するシミュレーション科学
自然界の現象ではみなそれほど単純なものはありませんから「北京で蝶が羽ばたくと、ニューヨークで嵐が起こる」などといわれます。これはカオスという現象を説明するための有名な喩えで、現実世界では原因と結果の間には単純な式には当てはまらないような様々な作用が生じているということを表しています。要素還元論だけでは不十分です。そこで、物事を全体から見て問題を解いていこうという考え方が生まれました。それをホリスティックサイエンスといいます。
しかし、これらの原因と結果、その間にある関係を相互作用も含めての理論式で表すとなると、非常に複雑な式になります。一要素については方程式を作ることができても、他の要素の影響を換算すると無限に可能性が広がっていきます。万有引力で引き合う3つの物体A、B、Cがどのように連動するかといういわゆる三体問題ですら従来の方程式では解けません。まして64億人もの人間について、Xが動くとYはどうなるか･･･などと考えていくだけでも気が遠くなります。理論では解けませんし、断念することもできません。しかし、前述の通り、ここで白旗を上げるわけにはいかないのです。
そうして生まれてきたのが、莫大な可能性の中からの中から範囲を絞り込んで連立方程式で一挙に解こうとの考えです。場合によっては、一億連立方程式、一兆連立方程式を解くのです。つまり、色々と分析をすることは捨てて、できる限りありのままの状態で、全てを包括して式に当てはめてみよう、という考えです。これが「シミュレーション科学」(計算科学)です。
エルニーニョ現象をシミュレーションする場合は、雲の動き、海流の温度など、関連する要素を全てモデル化して方程式に入れ、それらをスーパーコンピュータで一挙に解きます。すると、何らかの解が出てきます。地球全体を再現することはまだできませんが、地球規模での問題が増えている現在、ある程度限定すれば複雑に絡み合った現象を一挙に解くことができるシミュレーション科学は、これからの科学の進むべき一つの方向だと思います。
