「物質のすべては光： フランク・ウィルチェック」（文庫版）
内容紹介：
磁力や重力を思い出せばわかるとおり、物体のあいだに働く力はふつう、互いに離れるほど弱くなる。離れるほど引きあう力が強くなる、そんな作用を考えるなんて馬鹿げていると皆は言ったが、その「漸近的自由性」を実際に見つけた本書の著者は素粒子物理学を大きく前進させることとなった。素粒子物理学の最先端では、常識を超えた考え方が往々にして現実化する。その世界の第一人者であるウィルチェック博士が、物質の質量の起源などホットかつ根源的な話題をさまざまに盛り込んで語る本書を読むことは、理論物理学者の天才的な発想を垣間見つつ、宇宙のもっとも基礎的な階層の秘密に分け入ることにほかならない。彼が開いてみせるめくるめくヴィジョンは、「否定されたはずのエーテルに満たされ、物質と光の区別のない宇宙」だ……2004年度のノーベル物理学賞をはじめとしてさまざまな賞に輝く理論物理学者が、大胆かつユーモラスに先端科学を説く
2009年12月刊行、365ページ。
著者について：
フランク・ウィルチェック
1951年、ニューヨーク生まれ。1974年にプリンストン大学より博士号を取得。弱冠21歳の時に行なった「強い相互作用の理論における漸近的自由性の発見」により2004年、ノーベル物理学賞をデイヴィッド・グロス、デイヴィッド・ポリツァーとともに受賞した。現在、マサチューセッツ工科大学ヘルマン・フェッシュバッハ物理学教授。先端科学をユーモア溢れる軽やかな筆致で紹介する一般読者向けの科学解説でも定評がある。
理数系書籍のレビュー記事は本書で340冊目。
本書はクォークの漸近的自由性の発見により2004年にノーベル物理学賞を受賞したウィルチェック博士がお書きになったもので、英語版は2008年に、日本語版は2009年に刊行された。日本語版は吉田三知世さんという京都大学理学部物理系を卒業され、英日・日英の翻訳業をされている方による。
副題は「現代物理学が明かす、力と質量の起源」だ。物質の質量のうち95パーセントは「強い力」が起源となることがわかっており、強い力とはクォークとクォークを引き付けるグルーオンによるものだ。つまり素粒子物理学の中の「量子色力学（QCD）」の研究によって解明されたことがらである。原子を構成する電子と光子の働きは「量子電磁力学（QED）」で解明されたが、本書の中心テーマは原子核の中が舞台だ。
量子電磁力学（QED: Quantum Electrodynamics）： ウィキペディアの解説
量子色力学（QCD: Quantum Chromodynamics）： ウィキペディアの解説
2013年暮れにNHK BSで放送された「神の数式 完全版」（動画検索）は好評を博し、その第２回では「動きにくさ」によって質量の95パーセントが生じるという解説がされていた。そして番組で映されていたのはクォークを球体であらわした粒子的描像にもとづいていた。
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また2014年6月にNHK Eテレで放送された「宇宙白熱教室」（動画検索）も好評を博したわけだが、その第１回で紹介されたクォークとクォークの間で働いている強い力のエネルギーは、このようにもやもやしたものだった。これは本書で詳しく解説されている「グリッド」、「格子ゲージ理論」を使って描き出したグルーオン場のCGである。（この画像はアニメーションGIFなのでパソコンだと動いている様子がわかる。解説はこのページ。）
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また、科学雑誌Newtonや素粒子物理の入門書でよく紹介されるのは、こようなイメージである。
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もやもや（波動的）イメージと古典的（粒子的）イメージを合わせると、次のような描像となるだろう。
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説明の都合でそれぞれ違うイメージを紹介するから初心者は戸惑ってしまう。どれがいったい本当なの？となるのだ。事の本質は量子力学は原子レベルだけでなく、原子核内部でも成り立っているため、波動的描像と粒子的描像が両立しているからなのだ。そして量子力学の不確定性原理による揺らぎも原子核の中では無視することができない。
そしてアインシュタインが特殊相対論によって導いた E=mc^2 は物体の静止エネルギーと質量が等価であることを意味している。原子核を構成する陽子や中性子の中に強い力（強い相互作用）のエネルギーがあれば、それは陽子や中性子が質量を持つということになる。
そして陽子や中性子はクォークとグルーオンで構成されている。そのことはCERNのLHC加速器が建設される前、LEP (The Large Electron-Positron Collider)という装置だったときに行われた実験によって明らかになっていた。この２つの実験結果は量子色力学（QCD）によって解釈可能になっていたのだ。
２ジェット・イベント
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３ジェット・イベント
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クォークは陽子や中性子、そして中間子などの中に閉じ込められているから単独では観測できない。漸近的自由性がある強い力によって引き付けられているからだ。漸近的自由というのは近づけば近づくほど弱くなる力、離れれば離れるほど強くなるという不思議な力である。この力がグルーオンを介在して発生している。
しかしクォークどうしを結びつけるグルーオンはバネのように物質としてくっついているわけではない。バネならばフックの法則のように漸近的自由性にも納得がいくのだが、バネではないのだからこのような力が働いているのは不思議なのだ。
大事なことは陽子や中性子の質量の起源は、それらの中にあるクォークやグルーオンの質量ではないということだ。
クォークとグルーオンの間の物理学はこのようにとてもわかりにくい。量子力学的な条件、特殊相対論的な条件、クォークがもっている色価とフレーバーという性質、グルーオンがもっている色価という性質をどのように組み立てて理解すればよいのか。
本書の前半ではこのように難しい量子色力学（QCD）のからくりを、日常的な言葉と図版だけで見事に解説しているのだ。そのために３つの段階を経て、160ページあまりが費やされている。そしてその中ではさらに弱い力、量子電磁力学（QED）との違いを浮き彫りにしながら理解が深まるように工夫されている。
さらに量子電磁力学（QED）と量子色力学（QCD）は標準理論（本書ではコア理論と呼んでいる）にまとめ上げられるまでの解説もされている。その解説は時に詩的でもあり、引用されるたとえ話もセンスがよいものばかりなのだ。
本書で解説されているクォークとグルーオンの物理の説明は、実験的には上に掲載した２ジェット・イベント、３ジェット・イベントの観測結果であり、理論的にはグリッド（格子ゲージ理論）をスパコンで計算して得たもやもやのエネルギー（グルーオン場）の影響を考慮して解釈できる素粒子の衝突実験なのだ。
第２部と第３部が本書の後半である。第２部は標準理論とは相いれない重力の話。電磁気力や強い力、弱い力とくらべてとても小さく見える重力なのだが、理論は重力が弱いということを示していない。重力はむしろ強いと言えるのだそうだ。
第３部からは標準理論が示しているU(1)、SU(2)、SU(3)などのゲージ対称性の話から始まる。U(1)、SU(2)、SU(3)はそれぞれ電磁気力、弱い力、強い力に対応し、「リー群」という対称性をもった数学的表現であらわされる。これらの対称性を含むより大きな対称性が見つかるのだろうか？重力理論をも含む「超対称性」を見つけることができるのだろうか？この点については（本書執筆時点では稼働していない）CERNのLHC (The Large Hadron Collider)への期待が語られている。ご存知のようにこの実験施設では「ヒッグス粒子」が検出され、2012年7月4日に発表され標準理論の正しさが裏付けられ、質量の起源の残りの部分が解明された。（参考記事：「祝！：ヒッグス粒子発見」）
ツイッターでアンケートをとってみたところ、現在はこのような結果になっている。（アンケートはこちら。）
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その後、本書ではダークマターやダークエネルギーについての解説が行われている。ダークマターの候補としては「アクシオン」（本書ではアキシオンと表記）という未知の素粒子があげられているが、この名前を付けたのは本書の著者である。
本書の邦題「物質のすべては光」は、一般の人にはわかりにくいかもしれない。原題は「The Lightness of Being」（存在の軽さ）である。Lightness（軽さ）とLight（光）をかけていること、そして原題は「The Unbearable Lightness of Being」（「存在の耐えられない軽さ」）という小説をもじったものである。
オヤジのダジャレ好きは日本固有ではないようだ。
翻訳のもとになった原書はこちら。
「The Lightness of Being: Mass, Ether, and the Unification of Forces: Frank Wilczek」(Kindle) (Hardcover)
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関連記事：
強い力と弱い力：大栗博司
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/06c3fdc3ed4e0908c75e3d7f20dd7177
「標準模型」の宇宙：ブルース・シューム
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/25297abb5d996b0c1e90b623a475d1aa
超対称性理論とは何か：小林富雄
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/365372dbf8716d6f57b67f58fbaf8722
番組告知：NHK-BS1「神の数式 完全版」全4回
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/d763b4d8161efae445f37e05ab23f1e6
番組告知：NHK宇宙白熱教室（ローレンス・クラウス教授）
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/fdcf3a5173e9f55fc37c9b8d85f4128b
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「物質のすべては光： フランク・ウィルチェック」（文庫版）
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第１部：質量の起源
第１章：「これ」に取り組む
第２章：ニュートンの第ゼロ法則
第３章：アインシュタインの第二法則
第４章：物質にとって重要なこと
第５章：内側にいたヒドラ
第６章：物質のなかのビット
第７章：具現化した対称性
第８章：グリッド(エーテルは不滅だ)
第９章：物質を計算する
第１０章：質量の起源
第１１章：グリッドの音楽―二つの方程式のなかの音楽
第１２章：深遠な単純さ
第２部：重力の弱さ
第１３章：重力は弱いのだろうか?実際にはそうだ
第１４章：重力は弱いのか?理論的にはノーだ
第１５章：ほんとうにすべき質問
第１６章：美しい答
第３部：美は真なるか?
第１７章：統一―セイレーンの歌
第１８章：統一―ガラスを通して、ぼんやりと
第１９章：擁護可能性
第２０章：統一SUSY
第２１章」新しい黄金時代の予感
内容紹介：
磁力や重力を思い出せばわかるとおり、物体のあいだに働く力はふつう、互いに離れるほど弱くなる。離れるほど引きあう力が強くなる、そんな作用を考えるなんて馬鹿げていると皆は言ったが、その「漸近的自由性」を実際に見つけた本書の著者は素粒子物理学を大きく前進させることとなった。素粒子物理学の最先端では、常識を超えた考え方が往々にして現実化する。その世界の第一人者であるウィルチェック博士が、物質の質量の起源などホットかつ根源的な話題をさまざまに盛り込んで語る本書を読むことは、理論物理学者の天才的な発想を垣間見つつ、宇宙のもっとも基礎的な階層の秘密に分け入ることにほかならない。彼が開いてみせるめくるめくヴィジョンは、「否定されたはずのエーテルに満たされ、物質と光の区別のない宇宙」だ……2004年度のノーベル物理学賞をはじめとしてさまざまな賞に輝く理論物理学者が、大胆かつユーモラスに先端科学を説く
2009年12月刊行、365ページ。
著者について：
フランク・ウィルチェック
1951年、ニューヨーク生まれ。1974年にプリンストン大学より博士号を取得。弱冠21歳の時に行なった「強い相互作用の理論における漸近的自由性の発見」により2004年、ノーベル物理学賞をデイヴィッド・グロス、デイヴィッド・ポリツァーとともに受賞した。現在、マサチューセッツ工科大学ヘルマン・フェッシュバッハ物理学教授。先端科学をユーモア溢れる軽やかな筆致で紹介する一般読者向けの科学解説でも定評がある。
理数系書籍のレビュー記事は本書で340冊目。
本書はクォークの漸近的自由性の発見により2004年にノーベル物理学賞を受賞したウィルチェック博士がお書きになったもので、英語版は2008年に、日本語版は2009年に刊行された。日本語版は吉田三知世さんという京都大学理学部物理系を卒業され、英日・日英の翻訳業をされている方による。
副題は「現代物理学が明かす、力と質量の起源」だ。物質の質量のうち95パーセントは「強い力」が起源となることがわかっており、強い力とはクォークとクォークを引き付けるグルーオンによるものだ。つまり素粒子物理学の中の「量子色力学（QCD）」の研究によって解明されたことがらである。原子を構成する電子と光子の働きは「量子電磁力学（QED）」で解明されたが、本書の中心テーマは原子核の中が舞台だ。
量子電磁力学（QED: Quantum Electrodynamics）： ウィキペディアの解説
量子色力学（QCD: Quantum Chromodynamics）： ウィキペディアの解説
2013年暮れにNHK BSで放送された「神の数式 完全版」（動画検索）は好評を博し、その第２回では「動きにくさ」によって質量の95パーセントが生じるという解説がされていた。そして番組で映されていたのはクォークを球体であらわした粒子的描像にもとづいていた。
また2014年6月にNHK Eテレで放送された「宇宙白熱教室」（動画検索）も好評を博したわけだが、その第１回で紹介されたクォークとクォークの間で働いている強い力のエネルギーは、このようにもやもやしたものだった。これは本書で詳しく解説されている「グリッド」、「格子ゲージ理論」を使って描き出したグルーオン場のCGである。（この画像はアニメーションGIFなのでパソコンだと動いている様子がわかる。解説はこのページ。）
また、科学雑誌Newtonや素粒子物理の入門書でよく紹介されるのは、こようなイメージである。
もやもや（波動的）イメージと古典的（粒子的）イメージを合わせると、次のような描像となるだろう。
説明の都合でそれぞれ違うイメージを紹介するから初心者は戸惑ってしまう。どれがいったい本当なの？となるのだ。事の本質は量子力学は原子レベルだけでなく、原子核内部でも成り立っているため、波動的描像と粒子的描像が両立しているからなのだ。そして量子力学の不確定性原理による揺らぎも原子核の中では無視することができない。
そしてアインシュタインが特殊相対論によって導いた E=mc^2 は物体の静止エネルギーと質量が等価であることを意味している。原子核を構成する陽子や中性子の中に強い力（強い相互作用）のエネルギーがあれば、それは陽子や中性子が質量を持つということになる。
そして陽子や中性子はクォークとグルーオンで構成されている。そのことはCERNのLHC加速器が建設される前、LEP (The Large Electron-Positron Collider)という装置だったときに行われた実験によって明らかになっていた。この２つの実験結果は量子色力学（QCD）によって解釈可能になっていたのだ。
２ジェット・イベント
３ジェット・イベント
クォークは陽子や中性子、そして中間子などの中に閉じ込められているから単独では観測できない。漸近的自由性がある強い力によって引き付けられているからだ。漸近的自由というのは近づけば近づくほど弱くなる力、離れれば離れるほど強くなるという不思議な力である。この力がグルーオンを介在して発生している。
しかしクォークどうしを結びつけるグルーオンはバネのように物質としてくっついているわけではない。バネならばフックの法則のように漸近的自由性にも納得がいくのだが、バネではないのだからこのような力が働いているのは不思議なのだ。
大事なことは陽子や中性子の質量の起源は、それらの中にあるクォークやグルーオンの質量ではないということだ。
クォークとグルーオンの間の物理学はこのようにとてもわかりにくい。量子力学的な条件、特殊相対論的な条件、クォークがもっている色価とフレーバーという性質、グルーオンがもっている色価という性質をどのように組み立てて理解すればよいのか。
本書の前半ではこのように難しい量子色力学（QCD）のからくりを、日常的な言葉と図版だけで見事に解説しているのだ。そのために３つの段階を経て、160ページあまりが費やされている。そしてその中ではさらに弱い力、量子電磁力学（QED）との違いを浮き彫りにしながら理解が深まるように工夫されている。
さらに量子電磁力学（QED）と量子色力学（QCD）は標準理論（本書ではコア理論と呼んでいる）にまとめ上げられるまでの解説もされている。その解説は時に詩的でもあり、引用されるたとえ話もセンスがよいものばかりなのだ。
本書で解説されているクォークとグルーオンの物理の説明は、実験的には上に掲載した２ジェット・イベント、３ジェット・イベントの観測結果であり、理論的にはグリッド（格子ゲージ理論）をスパコンで計算して得たもやもやのエネルギー（グルーオン場）の影響を考慮して解釈できる素粒子の衝突実験なのだ。
第２部と第３部が本書の後半である。第２部は標準理論とは相いれない重力の話。電磁気力や強い力、弱い力とくらべてとても小さく見える重力なのだが、理論は重力が弱いということを示していない。重力はむしろ強いと言えるのだそうだ。
第３部からは標準理論が示しているU(1)、SU(2)、SU(3)などのゲージ対称性の話から始まる。U(1)、SU(2)、SU(3)はそれぞれ電磁気力、弱い力、強い力に対応し、「リー群」という対称性をもった数学的表現であらわされる。これらの対称性を含むより大きな対称性が見つかるのだろうか？重力理論をも含む「超対称性」を見つけることができるのだろうか？この点については（本書執筆時点では稼働していない）CERNのLHC (The Large Hadron Collider)への期待が語られている。ご存知のようにこの実験施設では「ヒッグス粒子」が検出され、2012年7月4日に発表され標準理論の正しさが裏付けられ、質量の起源の残りの部分が解明された。（参考記事：「祝！：ヒッグス粒子発見」）
ツイッターでアンケートをとってみたところ、現在はこのような結果になっている。（アンケートはこちら。）
その後、本書ではダークマターやダークエネルギーについての解説が行われている。ダークマターの候補としては「アクシオン」（本書ではアキシオンと表記）という未知の素粒子があげられているが、この名前を付けたのは本書の著者である。
本書の邦題「物質のすべては光」は、一般の人にはわかりにくいかもしれない。原題は「The Lightness of Being」（存在の軽さ）である。Lightness（軽さ）とLight（光）をかけていること、そして原題は「The Unbearable Lightness of Being」（「存在の耐えられない軽さ」）という小説をもじったものである。
オヤジのダジャレ好きは日本固有ではないようだ。
翻訳のもとになった原書はこちら。
「The Lightness of Being: Mass, Ether, and the Unification of Forces: Frank Wilczek」(Kindle) (Hardcover)
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番組告知：NHK宇宙白熱教室（ローレンス・クラウス教授）
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第１章：「これ」に取り組む
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第４章：物質にとって重要なこと
第５章：内側にいたヒドラ
第６章：物質のなかのビット
第７章：具現化した対称性
第８章：グリッド(エーテルは不滅だ)
第９章：物質を計算する
第１０章：質量の起源
第１１章：グリッドの音楽―二つの方程式のなかの音楽
第１２章：深遠な単純さ
第２部：重力の弱さ
第１３章：重力は弱いのだろうか?実際にはそうだ
第１４章：重力は弱いのか?理論的にはノーだ
第１５章：ほんとうにすべき質問
第１６章：美しい答
第３部：美は真なるか?
第１７章：統一―セイレーンの歌
第１８章：統一―ガラスを通して、ぼんやりと
第１９章：擁護可能性
第２０章：統一SUSY
第２１章」新しい黄金時代の予感