「科学って本当に大事?」をテーマに第一線の若手研究者と高校生らによる対話イベント企画「サイエンスアゴラ in KOBE」が10月14日、神戸市のポートアイランド地区で開かれた。科学技術振興機構(JST)が毎年秋に東京で開催してきた「サイエンスアゴラ」の連携企画の一つ。「サイエンスアゴラ in KOBE」は初の企画で神戸市が主催し、理化学研究所(理研)と神戸大学、甲南大学、大阪大学21世紀懐徳堂、JSTが共催した。この企画は未来を担う高校生ら若い人と気鋭の若手研究者に「科学と社会のこれから」をともに考えてもらうことが狙い。会場となった神戸大学統合研究拠点コンベンションホール(神戸市・中央区)には一般市民、高校生ら約200人が参加し、ステージで展開された研究者と高校生らとの熱いやり取りに熱心に耳を傾けた。約2時間にわたり「若い人にとっての科学」「研究者にとっての科学」「社会に貢献できる科学」などさまざまな「科学」について多様な意見、考え方が出されたが、参加者は「科学は、それを科学と意識しないまでも、さまざまな形で身近に存在する」という考え方、見方を共有したようだった。
「サイエンスアゴラ in KOBE」の総合司会は、大阪大学21世紀懐徳堂准教授でアートプロデューサーの木ノ下智恵子さんが務めた。木ノ下さんの宣言で午前10時に開会。最初に、新元素「ニホニウム」を発見した理研仁科加速器研究センター・超重元素分析装置開発チーム・チームリーダーの森本幸司さんが大きなニュースになった新発見までの経緯、手法や発見の意義などについて基調講演した。
理研仁科加速器研究センター・超重元素研究グループの森田浩介ディレクターをリーダーに森本さんのほか、多くの若手研究者も参加した研究グループは、原子番号113番の新元素を発見。2015年12月に「国際純正・応用化学連合(IUPAC)」により新元素と認定されて命名権が与えられた。その後16年6月にIUPACが新元素は『ニホニウム』、元素記号は『Nh』に内定したことを明らかにし、同年11月に新元素の名前と記号が正式に決った。日本の研究者による新元素発見は日本の科学界にとって長年の悲願で、森本さんらの研究成果は日本の科学史に残る快挙だった。
「皆さん新元素発見というとどういうことを想像しますか」。森本さんは、化学物質を構成する基礎的な要素である元素の基本について教室で生徒に優しく教える教師のように周期表をスクリーンに映しながら分かりやすく説明し始めた。「元素は原子番号で区別され、原子番号は原子核に存在する陽子の数で決まります。陽子の数が化学的性質を決めるのです」「元素には自然界から見つかったものと人工的に作られたものがあります」。会場の高校生は「うん、うん、それなら知っている」といった表情だ。
森本さんは続けて、どのようにして新元素を合成したのか、という講演の「本題」に。「新元素は既存の元素の原子核同士をぶつけて融合させて作ります。衝突させ融合させるためには重イオン加速器という装置が必要なんです」。新元素113番(ニホニウム)は、30番元素の亜鉛と83番元素のビスマスの融合反応で合成され、確認された。そこに至るまでは外部の人からはなかなか想像できない苦労があった。113番元素を合成するためには原子番号を足して113になる2つの元素をぶつけて融合させればいい、と考えがちだが、実際は簡単なものではない。森本さんによると、光の速度の10%という超高速で原子核同士を衝突させる必要があり、研究では全長40メートルに及ぶ重イオン加速器が必要だった。「ちょうどいい速度でぶつける必要がある」と森本さん。研究グループは亜鉛とビスマスの原子核を融合させる研究戦略の下、実験は2003年9月に始まり12年まで行なわれた。「亜鉛(の原子核)をぶつけても融合させることがとても難しかった。毎秒10の12乗個の亜鉛を、高速回転する円盤に膜状につけたビスマスに照射する。しかし、ほとんどの亜鉛は融合しない」「元素の大きさを甲子園球場とすると原子核はボールほどに小さい。なのでぶつけることはものすごく難しいんです」。約10年の実験で見つけたのはたった3粒(の新元素)だったという。10年近くもの長い研究、実験の間、113番元素は3回検出器で捉えられたが、これらが確かに新元素113番であることを立証する研究にも時間と手間がかかったという。
森本さんによると、元素は172番ぐらいまで存在するという予測があるという。森本さんは「現在119番、120番の元素を作る研究をしており、そのための装置もできた。(その先にある)126番あたりの元素は寿命が長い元素と予想されている」と話し、日々の精力的な研究生活を紹介した。
この後会場からの質問を受け付けた。「原子核の数だけの組み合わせで113になるのはほかの元素もあるのにどうして亜鉛とビスマスだったのか」との質問には「とてもいい質問ですね。加速をしやすい元素で、標的にしやすい元素、くっ付きやすい元素ということで亜鉛とビスマスを選んだ」とていねいに答えていた。
次に基調講演したのはスーパーコンピューター(スパコン)を用いた自動車用エンジンの燃焼シミュレーション研究をしている神戸大学大学院システム情報学研究科講師の堀司さん。システム情報学研究科は近くにある理研計算科学研究機構のスーパーコンピューター「京(けい)」を活用してさまざまな研究をしている。二酸化炭素(CO2)は地球を温暖化させる代表的な温室効果ガスだが、自動車から排出されるCO2を減らすためにはエンジン内の燃焼効率を上げる必要がある。そのためには走行距離に対する燃料消費率(燃費)を改善しなければならない。堀さんは、スパコンを使ったエンジン内の燃焼シミュレーションをしながら燃費の良い燃焼を実現して環境に少しでも優しいエンジン開発に役立てる研究をしている。堀さんは「ガソリンを燃やす自動車ができたのは1885年。以来130年以上たった。自動車は『古い』存在だが公害の問題などを先輩が解決してきて自動車は今でも現役で使われている。最近では電気自動車や燃料電池車が注目されているが、世界的にもこれからも内燃自動車が主流の時代がしばらくは続くだろう。内燃自動車の燃費改善のニーズはまだまだあるのでその分野での研究で頑張っている」と講演を始めた。
「最新の自動車でも燃料が真に自動車の燃料として使われるのは4割程度で、残りは地球か自動車を暖めるために使われている。この4割を5割、6割と高めることが私たちの目標」「エンジンの中の燃焼は1000分の20秒単位で終わってしまうので実験で予測するのは難しい」と堀さんの話が続いた。エンジン内の燃焼は極めて高速で進行する現象であるため、こうした「複雑流体」の数値解析には超高速で演算しなければならず、最近はスパコンが威力を発揮している。堀さんはスパコンの基本的な仕組みを分かりやすく説明しながら「ふつうのパソコンでは半年かかる燃焼現象に関する計算がスパコンだと1日でできる」と説明。最後に「スパコンを使ってエンジン燃焼を高速で計算する方法や、計算を早くするスキームの提案、複雑な理論を数式にするといった研究をしているが、スパコンを使うと計算結果が早く出て難しい問題にもチャレンジできる」と結んだ。
2人の若手研究者が会場の高校生ら若い参加者に向けて語りかけた講演が終了。今回のメーン企画とも言える研究者と高校生との「トークセッション」が始まった。基調講演した森本さん、堀さんのほか、甲南大学理工学部生物学科講師の後藤彩子さんも加わった。後藤さんの研究テーマは「女王アリの長期間にわたる精子貯蔵メカニズム」。
進行役は科学コミュニケーターの本田隆行さん。本田さんは、神戸大学大学院で地球惑星科学を専攻修了。小惑星探査機の開発研究に関係したり、関西の市役所勤務を経験したりした後、日本科学未来館に移り科学コミュニケーターになった。2015年にフリーランスになり、科学が関連するメディアにも登場している。このセッションには兵庫県立神戸高等学校(神戸高校)の女子生徒2人と神戸大学附属中等教育学校(神大附属中等校)の男子生徒2人の4人の高校生も加わった。2校とも国際社会的で通用する人材育成と特色ある理科教育を推進していることなどで知られている。
研究者として参加した3人の研究領域は異なる。初めに基調講演をしなかった後藤さんが自分の研究を紹介した。女王アリは長寿で知られ、29年も生存する種も報告されているという。女王アリはぼう大な数の受精卵を生産するために大量の精子を自分の寿命と同じくらい受精嚢(のう)内に貯蔵するとされているが、その不思議で興味深いメカニズムは分かっていない。後藤さんはそのメカニズム解明に取り組んでいるという。
本田さんはステージ上で硬い表情の高校生の緊張をほぐすように「科学のイメージは」と聞いた。「アインシュタインのような人で、研究内容はよく分からないけど」「世の中のいろんな現象のメカニズムや影響を調べているイメージ」と神大附属中等校の男子生徒の2人。神戸高校の女子生徒2人が「公式や試験管しか眺めないでそれ以外考えないで研究する人」「白衣着ているイメージ」「研究室にこもってそれ以外趣味のないイメージ」などと言うと会場が沸いた。会場フロアの高校生も「堅苦しくて一般人と違う雰囲気かもし出しているイメージ」。
高校生の率直な発言に森本さんは「実験する時は作業着を着ている。理論の研究者と実験中心の研究者はかなり違って自分は工作機械を動かしたりする」。堀さんは「数式と格闘している研究もアイパッドでゲームをやってるのも没頭するという点であまり違わないのでは。現実世界でゲームやっているようなものかもしれない」。「白衣を着ているイメージ」と言われた後藤さんは「寒い時には着るけど実験室ではごくふつうの好きな格好している」。本田さんが続いて高校生に「研究ってどんなイメージ?」。すると神戸高校の女子生徒は「(最近の学校での授業で)研究は実験というイメージがあったが論文書くために知識を蓄える部分が多いことに驚いた」。
研究者として後藤さんは「新しい概念を生み出すこと。世界で誰もやっていないことをやること」、堀さんは「出されている研究成果に新しいものを積み重ねるために日々頑張ること。(成果を出して)やった、という瞬間は楽しい」。また森本さんは「新しいものを見つけること。誰もやっていないことをやること。私たちの研究で言うと新しい元素を見つけるために、それまで計れなかったことを計ることができる装置を作ったりして、実験してうまく行った時は嬉しい。最後に成果出せた時はほんとに嬉しい。小さい『やった』が積み上がって大きな成果につながる」。研究を続けるモチベーションと結び付けて答えていたのが印象的だ。
「研究姿勢や研究で目指すものとは」について聞かれると「自分は大きな目標ということより目の前の目的をクリアしていくタイプ。今の課題を極めること」(堀さん)、「私の野望は女王アリの精子貯蔵メカニズムを明らかにすることで、その先に不妊治療とか育種技術とかにつながればと思うけれどその辺りは産婦人科や畜産の人たちにバトンタッチすることになるので私は知りたいことを知ること(が目標)と思っている」(後藤さん)とそれぞれの研究領域の個性が出る返答をしていた。
今回のセッションに先駆けて高校生を対象に簡単なアンケート調査が行なわれ、118人から回答があった。「科学は大事か」という質問に対しては8、9割が大事と答えたという。本田さんが「科学とは」という根源的な問いを3人の研究者に投げ掛けると森本さんは「自然の中で分かってないことを明らかにすること」とずばり。堀さんは「これまで人類が培ってきた知見の総称、知の蓄えが科学。皆さんにとって科学は点が取りにくいので嫌いと言う人も多いと思うが、スマホもスポーツも科学で日々の勉強、テストでの科学と実際の科学を分けて考えるとすっきりするのではないか」。後藤さんは「人の生活を豊かにすることで知的好奇心を満たすもの。科学の勉強がいや、と言う人もいると思うがそれを乗り越えると知ることが面白くなるのではないか」。2人とも「科学するわくわく感」に触れたコメントだった。
神大附属中等校の男子高校生は「人の暮らしを豊かにする面もあるが、暮らしを変えてしまう面もあり、科学のおかげで生活が便利になったこともあると思うが一方、科学にも悪い面がある。化学兵器とかを考えると(良い面悪い面の)両方を持っているのが科学ではないか」と問題提起の発言。もう一人も「バスケットをやっているがシュートを考えるのも小さな科学で、疑問を結集したのが科学かなと」。神戸高校の女子生徒は「身近なことから知らないことを知っていくことが科学なのかなと整理されてきた」。もう一人は「スマホもコンピュターとしては科学だが、実際に作るのは技術で科学技術を区別して考えた方がいいのでは」。4人の高校生から鋭い指摘が続いた。女子生徒の指摘を受けて堀さんは「確かにそうで、科学を知だとするとそれを具現化するのが技術と言えることを(女子生徒の発言で)あらためて認識した」。森本さんも「科学は知的好奇心を満たす活動だが、それで得られるものが新しい科学技術だと思う」とコメントした。
セッションも終盤に入っていった。本田さんがアンケートで「科学は必要ない」とした答えがあったことを紹介した。その理由は「科学を知らなくても生きていける」だったという。「確かに113番元素知らなくても生きていけると言えば生きていけるねえ」と本田さんがコメントしながらやり取りを進行させた。
やり取りを聞いていた森本さんは「私も覚えるのは嫌いですが、実際の研究ではすべて覚える必要はなく、これはここを調べればいいということが分かっていればいい。計算するにしても何を、(どんな)公式を使えばいいということが分かっていればいい」。堀さんは「高校の理科は機械、熱力学、量子力学まで幅広く入っているがそれが大事で、(個々の分野がことなる)チャンネルがあって幅広く知っていることが大事」。後藤さんは「苦手はあると思う。私も実は化学は好きでなくて数学も苦手だった。今研究していてもう一度勉強しようかなと思うことがある。(科学を幅広く)勉強していいて損はない」と高校生らに優しく語りかけていた。
セッションの最後のポイントは「科学は役に立つか」。科学や科学技術が社会に役に立つこと、つまり「社会実装」を前提とするべきか、基礎科学は日々の生活にどのように役に立つのか立たないのか、といった科学のあり方の本質的な議論につながるテーマだ。
「新元素の発見は役に立たない。私たちの基礎研究はこれをやればこのように社会に役に立つということを考えてやっていない」。森本さんはそう切り出した後、大昔に見つかった元素が医療に役に立っていることを例に「今は役に立たなくても何らかの形で後に役に立つことがある」と明言している。後藤さんも「知識の幅が広く、多様性があればあるほど何かに対処できる確率が高まる。そういうことが寛容される社会であってくれればと思う」。進行役としてセッションの展開をリードしていた本田さんは「科学、科学的なものの考え方やチャレンジとかが私たちは大事にしていくことだと思う。これからも科学者だけでなく私たち一般の人たちがこうした問い(に対する答え)を考え続け、向き合い続けることが大事なのかなと思う」と締めくくった。科学による「知」「知識」が後に誰かの手によって社会のために使われることを強調していた。
最初は緊張していた4人の高校生は研究の第一線で活躍している若手研究者らが語るコメントや若い人に向けたメッセージの多くに納得、共感したようだ。
芸術を専門としているという総合司会の木ノ下さんは「我々はどこから来たのか、我々は何者か、我々はどこへ行くのか」という問いかけを晩年の作品タイトルに付けた画家・芸術家のゴーギャンの言葉を引き合いに「このタイトルは科学に通じると思った。(ゴーギャンは)常に問いかけていくことが重要であることを後世に残してくれたんだな、と思い今日のお話ともつながった。さまざまなジャンルが多様性を持っていることを世界に発信していく科学者が続けば、そして私たち一人一人が考えを持つ社会が続いていけばいいな。そんなことを感じたセッションだった」と結んだ。
この日の対話イベント企画「サイエンスアゴラ in KOBE」は、11月24日から3日間、東京都江東区のテレコムセンタービルでJSTが主催して開催される「サイエンスアゴラ2017」の連携企画の一つ。連携企画として今後、11月25日に東北大学川内キャンパス(宮城県仙台市)で「世界防災フォーラム前日祭『災害に学び、未来へつなぐ』」が、来年2月3，4日に福岡市科学館で「このロボットがすごいin 福岡〜サイエンスロボラ」が予定されている。また奇数月の第4金曜日夜には「情報ひろばサイエンスカフェ」が文部科学省(東京都千代田区) 内で開かれている。
「サイエンスアゴラ in KOBE」は神戸市が理研、神戸大学、甲南大学、兵庫県立大学、神戸医療産業都市推進本部・先端医療振興財団、計算科学振興財団、高度情報科学技術研究機構、日本ベーリンガーインゲルハイムと協力して実施された「最先端の科学＆医療を見に行こう!／神戸医療産業都市・京コンピュータ一般公開」の一環として行なわれた。
(サイエンスポータル編集長 内城喜貴)
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