質量と力

　質量の起源を説明できる粒子が発見されたかもしれないと世界中が騒いでいる。しかし、質量というものの定義そのものがおかしい。「動きにくさ」だと説明している。ヒッグス機構とか言って、ヒッグス粒子がいっぱい詰まった空間があって、そこを粒子が進む時に衝突して進みにくいことで質量が与えられていると言うのである。その説明に「水の中は空気中より進みにくいでしょう。自分が重く感じるでしょう。これと同じです。」などと言っている人もいた。

　質量の定義はすでにある。E=m*c^2という定義がある。この定義のどこが不足なのだろう。問題はEであり、エネルギーの正体だと思う。この式は実に不思議な式なのである。この世では考えられない式なのである。この物理空間ではあり得ない式なのである。それを本当に分かっている人が少ないのではないだろうか。この式は質量から膨大なエネルギーが取り出せるとだけ言っているのではない。簡単に言えば、動かないものがエネルギーを持っていると言っている。これは今日のいかなる物理法則にも当てはまらない。

　自然科学研究機構の佐藤博士はヒッグス場でなく、真空の相転移と見ておられる。相転移が何を意味するのか私には理解できないが、すくなくとも、ヒッグス機構の説明よりも希望を感じる。ヒッグス粒子の存在が真空のエネルギー、ダークエナジーとどう関係しているかに関心があるというIPMU機構長の村山博士の意見に同感である。

　質量も大切だが、もう一つ大切な問題が未解決である。「力」の問題である。「引力」、「電磁気力」、「強い力」、「弱い力」の四つの力によってこの世界が形作られている。アインシュタインの最後の夢は引力と電磁気力の統一であった。しかし、その試みは成功しなかった。我々の身近な力の正体は重力以外は電磁気力だと言って良い。電気を使う力以外にも、ひもで引っ張ったり、手で押したり、我々が走ったり、飛行機が空を飛んだりする力は皆、原子レベルで見れば電磁気力が元になっている。

　原子レベル以下の素粒子の世界になると、重力や電磁気力とはことなる２つの基本的な力が存在することがわかっている。それが「強い力」「弱い力」と言う。何かへんな名前だが、これが正式な固有名詞なのだ。

　我々の体を本当に最後の最後まで行けば、何になるのか。それは「アップクォーク」と「ダウンクォーク」と「電子」の三種類の素粒子になることがわかっている。万物全てがこの三種類の素粒子から出来ている。これが最終的な物質粒子なのである。ちなみにクォークは電子の1000倍以上の質量があるので、我々の体重はクォークの総重量だと考えて良い。いま、問題になっているのは、そのクォークの質量がどこから来たのかと言うことなのである。

　クオークと電子によって、物質は作られているのだが、そのクォークとクォークを結びつける力が「強い力」である。「強い力」にはクォークを結びつける力以外に、原子核を作る力がある。（この核力の解明でノーベル賞を受けたのが湯川博士である。）「弱い力」は電子などと関係している。

　ここまで来ると、非常に難しく私の手におえないのであるが、素人でも不思議に思う事がある。力の正体は何なのか、と言うことである。いま言われている通り言えば次のようになる。
重力 　　　　重力子（質量ゼロ）未発見
電磁気力 　　光子（質量ゼロ）
強い力 　　　グルーオン（質量ゼロ）
弱い力 　　　ウィークボソン（陽子の100倍の質量）
　今日の量子力学ではこれらの粒子をキャッチボールして、それぞれの粒子が互いに力を及ぼし合っていると言うのである。

　ここまで来ると私には理解できない。キャッチボールしてどうして引き合う力が出るのか・・・・?　反発力ならわからないでもない。しかし、質量ゼロのボールを投げても反作用は起こらない。勝ってなことを言わせて頂ければ、私は力は質量と同様に異次元のエネルギーと何か密接な関係があるのではないかと思う。質量も力も共に共通の原因を持っているのではないか。

新粒子発見に関するコメント

以下の内容は、私がニュートンという月刊誌からタイプしました。難しい内容も多いですが、まずはそのままタイプしました。先生方のお考えがわかって参考になると思います。すでにノーベル賞を受賞された先生方はどういうわけかお祝いの言葉程度ですが・・・佐藤博士や村山博士は詳しく話しておられます。佐藤博士の話の中に「物質粒子」という言葉があります。我々は粒子と聞くと、当然それは「物質」としての粒子だと考えます。しかし、ヒッグス粒子はそうではないのです。ですから、「粒子」という言葉を使うこと自体がすでに限界に来ているのだと思います。なにしろ、真空の中にぎっしり詰まっていると言うのですから。さらに、佐藤博士の言葉の中に、「真空の相移転」と言う言葉があります。これは表現は違いますが「異次元」と言っても良いような内容ではないかと思います。
いままさに、天動説から地動説、ニュートン理論から相対性理論へ変わった以上のパラダイム（世界観）の変化が起ころうとしているのだと思います。新しい酒は新しい革袋に、の聖句のようにいま新しい言葉が必要だと思います。


南部陽一郎博士
シカゴ大学名誉教授
「対称性の自発的な破れ」に関する業績で2008年にノーベル賞受賞

「ヒッグス粒子とみられる新粒子」の発見に対する率直な感想をお聞かせ下さい。

LHCがつくられた主な目的の一つは、標準モデルの中のヒッグス粒子を検証することでした。今回発見された新しい粒子が、本当にヒッグス粒子であるとはまだ言えませんが、大きな成果であり、めでたしめでたしです。

今後の物理学の発展にとって、今回の発見はどのような影響があると思われますか。

1960年ごろ、次から次へと新しい粒子が発見され、その結果、標準モデルが作りあげられました。歴史はくりかえされます。今回の新粒子発見に続き、同じようなことがまたおき、物理学が飛躍することを期待しています。

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小林誠博士
高エネルギー加速器研究機構　特別栄誉教授
「CP対称性の破れ」に関する業績で2008年にノーベル賞受賞

「ヒッグス粒子とみられる新粒子」の発見に対する率直な感想をお聞かせ下さい。

物理学者達が長い間さがしてきた粒子であり、やっとみつかったと言うのが率直な感想です。実験グループの長い努力が実り、みつかってよかったと思います。

今後の物理学の発展にとって、今回の発見はどのような影響があると思われますか。

標準モデルの最後の未発見粒子であり、これが発見されると、歴史的な意義は大きいと言えます。このことに加えて、その先に、まだ新しい何かがあるのではないかと考えています。たとえばヒッグス粒子の種類が複数あるかどうか。あるいはほかの素粒子との結合の強さなど、ヒッグス粒子の性質をもっとくわしく調べて行く事で、新しい理論の方向性やヒントが見えてくる可能性があります。物理学は、新たな段階に入ったと言えるでしょう。

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益川敏英博士
京都産業大学教授
「CP対称性の破れ」に関する業績で2008年にノーベル賞受賞

「ヒッグス粒子とみられる新粒子」の発見に対する率直な感想をお聞かせ下さい。

あるべきものがあったのだな、という印象です。もし見つからなかったら、大事になります。研究者にとっては、そちらのほうがやりがいがあっておもしろかったというのが本音ではありますが。

今後の物理学の発展にとって、今回の発見はどのような影響があると思われますか。

現時点では、まだ未知数と言えます。物理学の発展の歴史をふりかえると、大きな発見があった場合、必ずそれに付随していろいろなものがみつかってきました。今回の発見によって、物理学は飛躍すると思います。続報に期待したいですね。予測よりも、ヒッグス粒子とみられる粒子の質量が比較的軽かったので、このことが何を意味するのかということが重要となるでしょう。

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佐藤勝彦博士
自然科学研究機構　機構長

「ヒッグス粒子とみられる新粒子」の発見に対する率直な感想をお聞かせ下さい。

今回の発見がヒッグスの発見ならば、長い間待ち続けていた発見であり、理論物理学の大きな成果です。ただし、ヒッグス粒子の発見は質量の起源を説明する「場」の発見とばかり報道されていますが、宇宙論的には、「真空の相移転」という概念の裏付けが得られたということで、この方がより重要なのではないでしょうか。南部先生の「対称性の自発的な破れ」を、別の表現であらわしたのがヒッグス場です。私やアラン・グース博士が提唱した元祖インフレーション理論は、大統一理論でのヒッグス場によって、インフレーション（宇宙初期の急激な空間の膨張）が引き起こされるというものでした。インフレーションを引き起こす場についての理論は現在混沌としていますが、真空のエネルギーが高い状態から低い状態にころがり落ちることによってひきおこされることにはかわりありません。ヒッグスの発見は、インフレーション理論に支持を与えるものだともいえます。いずれにせよこの発見は「真空の相移転」という概念を大きく支持するもので、宇宙論的意義は大きいと言えるのではないでしょうか。

今後の物理学の発展にとって、今回の発見はどのような影響があると思われますか。

ヒッグス粒子の発見はこれまで存在が知られている物質粒子（クォークやレプトン）や力を媒介する粒子（光子など）ではない、新しいタイプの基本粒子、「スカラー粒子」の発見であり意義は大きいです。インフレーションを引き起こす「インフラトン」も、現在の宇宙を満たし空間の加速膨張を引き起こしている「ダークエナジー」も、ともに正体不明ですが、現象的にはスカラー場によるものと考えられています。両者を結ぶ理論の展開が期待されているのではないでしょうか。
また、LHCのもう一つの目的である超対称性粒子が発見されたなら、自然界に存在する基本的な四つの力（電磁気力、強い力、弱い力、重力）をすべて含んだ超大統一理論の構築にも、新たな展開が期待できるのではないでしょうか。

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村山斉博士
東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構（IPMU）機構長

「ヒッグス粒子とみられる新粒子」の発見に対する率直な感想をお聞かせ下さい。

たいへん興奮しています。そもそも、「電磁気力」、「強い力」と私たちの理解が進んで来たのは、それぞれ半世紀がかりの仕事でした。いまやっと「弱い力」の理解に進もうとしていることがはっきりし、１世紀に２回しかないような大きなステップだと言えます。歴史の重みを感じます。
また、ヒッグス博士の1964年の予言を確かめるため、1984年から計画がスタートし、2001年にLHCの建設を開始、そして2012年のいま、やっとここまで来ました。実験物理学の努力の結晶でもあります。この瞬間に居合わせることができて、物理学者冥利につきます。

今後の物理学の発展にとって、今回の発見はどのような影響があると思われますか。

ヒッグス粒子はそもそも標準モデルの異端児で、唯一スピンを持たない素粒子です。ですからヒッグス粒子が発見されると、標準モデルを完成させるという一つ「終わり」であると同時に、まったく新しい種類の素粒子のグループの「はじまり」だと私は考えます。「なぜこんな特殊な粒子が存在するのか」、「なぜそれが宇宙につまっているのか」、「真空とはいったい何なのか」、「真空のエネルギー、ダークエネルギーとどう関係しているのか」と言った深い疑問が続々と出て来ます。今後の素粒子物理学がますます面白くなると考えます。
そのため、今回みつかった粒子がほんとうに「標準モデルで予言される」ヒッグス粒子であるのか、また若干ちがった性質をもつのか、特定していく必要があります。当然LHCで研究を進め、いずれILC（計画中の全長30Kmの直線状の加速器）などで決定的な精度での実験が必要になってくると思います。

ヒッグス粒子は本当にあるのか

欧州合同原子核研究所（CERN）は、2012年7月4日、「物質に重さを与える素粒子として約50年前に予言されていたヒッグス粒子発見か!!」と発表した。

しかし、そのヒッグス粒子自体も重さを持っているとすれば、その重さは何が与えるのだろう…。

そうした素朴な疑問も出てくるのであるが、それはさておいて、そもそも重さとは何であろうか。物質には重さがあり、重さのあるものは物質である。このように考えると、重さを与える粒子というのは、物質を作り出す粒子と言うことになる。おそらくこれがヒッグス粒子が「神の粒子」と呼ばれる理由であろう。

しかし、この考えにはどうしても無理がある。物質を作り出す粒子だとして、その粒子も物質であれば、それを作り出す粒子は何なのか…。自分で自分を作り出すのか。

「ヒッグスレス理論」

実は、このように考えるのは私だけではない。世の中にはヒッグスレス理論というのがある。ヒッグスレス理論を提唱しているのは、東京大学数物連携宇宙研究機構（IPMU）という研究所の村山斉所長である。

全ての物質は原子から出来ていると思われている。その原子の重さは原子核の中の陽子と中性子の重さを足したものである。さらに、その陽子と中性子の中にはクォークと呼ばれる素粒子がそれぞれに3個づつ入っている。陽子と中性子の重さを生み出しているのはそのクォークである。

いま問題になっているのは、そのクォークに重さを与えるものは何であるか、ということなのである。クォークの中に何か入っているのではないか…素人的にはそう考えてしまうのであるが、専門家達はもうそれは考えられないというのである。そして、ここ50年もの間、クォークに重さを与える素粒子としてヒッグス粒子なるものを探し求めて来たのである。

話をヒッグスレス理論に戻そう。

まず、陽子と中性子の重さはクォークの運動エネルギーだと言うのである。そして、クォーク自体の重さは、クォークが異次元で持っている運動エネルギーだというのがヒッグスレス理論の結論である。すなわち、異次元のエネルギーが目に見える世界の物質の元だと言うのである。この世界が目に見える三次元だけでなく、多くの次元を持った構造をしているのではないか、ということは多くの人が考えている。しかし、それらの次元間の具体的な関係はまだ知られていない。

「ヒッグス粒子は見つからない…」
私は、ヒッグス粒子は見つからないと思っている。村山斉氏の言うように、異次元のエネルギーが物質の元なのだと思う。もし、このことが証明されれば、宇宙の見方が根本からかわる。ビッグバンが宇宙の始まりだと言うのでなく、異次元のエネルギーそのもののあり方が問われてくるだろう。異次元のエネルギーとは何なのかと…。
思えば120年ほど昔、科学者達はこの世界がエーテルの海の中にあると信じていた。今と同じように必死で探した。しかし、エーテルの海はなく、その後アインシュタインによって新しい空間の概念が明らかにされた。いま科学者達は全ての物質が存在できるのはヒッグス粒子の海のおかげだと考えている。しかし、私はヒッグス粒子は存在しないと思う。そして、全ての物質は異次元のエネルギーによって存在しているのだと思う。そして、将来はその異次元のエネルギーを正しく活用して、人類はまったく新しい平和な世界に住むようになるかも知れない。しかし、そのためには、まず全ての国境が廃止され、人類が一つにならなければならないだろう。なぜなら、その異次元のエネルギーは争いの元になるようなものではないからだ。

「村山斉氏のコメント」

7月6日の毎日新聞の記事で、このニュースに対する村山斉氏のコメントを見た。「…ヒッグス粒子は真空のエネルギーの一部になっているため、ヒッグス粒子を理解することが、宇宙の膨張が加速する謎にせまる手がかりになる。」と書かれていた。それなら理解できる。粒子でなくエネルギーなのである。エネルギーが粒子になって見えたのである。村山氏は「真空中の…」と言っているが、言い換えれば異次元の空間とも取れる。なぜなら、常識では真空とは何もない空間のことを言う。もし、そこにエネルギーが存在していると言うなら、それはもはや真空ではなく新しい次元の空間を意味するからだ。

「リサ・ランドール（Lisa Randall）博士の研究」

もしかすると、今回の現象はリサ・ランドール（Lisa Randall）博士が以前から予言していた現象ではないだろうか。今回の実験の結果は、物質に重さを与える物としてのヒッグス粒子ではなく、リサ・ランドール博士の言う5次元のエネルギーが3次元の世界に出て来たものかも知れない。今回の実験の結果は多次元空間の存在を証明するものかも知れない。


私は、上の部分で「全ての物質は原子から出来ていると思われている。」と書いた。確かに見えるものとしては、間違いなく物質は原子から出来ている。では、原子だけで元の物質が構成できるだろうか。簡単に言えば、人間は炭素や水素、窒素、酸素などの原子から出来ている。しかし、これらの原子をいくら集めても人間にはならない。だから私は「…と思われている」と書いた。人間を例にとったのは少し飛躍があったかも知れない。約100年ほど前から天文学者達は銀河系の性質について頭を悩ませていた。すなわち、全ての銀河系の形や構造がそれらを形成する物質からは説明できなかったのである。彼らは、この世界には目に見えないものが存在していると確信した。そして、その量を計算した。なんと、目に見えるものは5%しかなく、他の95%は目に見えないものであると言う結論を得た。それが今日、ダークマター、ダークエネルギーと言われているものである。しかし、これは何も遠い銀河の話ではない、我々の周囲の空間も同様である。我々の体の構造も銀河の構造も同じである。１個の細胞を見れば、そこには宇宙が存在している。結論を言えば、「全ての物質は目には見えない異次元のエネルギーが元になって、その一部分が目に見える原子となって形作られている。」と言いたい。

私は、今回の実験の結果は、村山氏の言うようにダークエネルギーを理解する手掛かりとなり、リサ・ランドール博士の言う多次元空間の存在の証明につながると思う。我々はヒッグス粒子に囲まれて生きているのではなく、異次元のエネルギーにつつまれて生きているのである。太陽や自然の中に神の存在を感じた人間の英知は決して間違ってなかった。